看不懂純電動汽車底盤設計,還不趕緊溫習迷你四驅車

2020-12-19 AL頻道

今天的話題從大家來找茬開始,給你兩秒時間,說出下面兩張圖有什麼不同?

為了驗證非汽車從業者會有哪些有趣回答,我把這個問題丟到了家人群裡,老哥第一反應是「前驅和後驅」。

額…

這個回答暴露了兩個問題。

首先他沒看明白上邊其實是中置引擎四驅車。不信?我拆給你看。

當然這還不是最大的梗,顯然他還沒抓住差異核心—這根本是玩具車和真車的區別呀。

說真車這款,其實是美國技術與超級跑車製造商Karma Automotive新推出的模塊化E-Flex平臺(底盤)。作為一款以滑板式底盤為基礎的電動化平臺,它還設計有增程版本。喏,就是下圖這個。

註:滑板式底盤架構可以將電池和動力系統平直的安放在底盤上。

至於玩具車,是時候祭出手中存貨了。如果喜歡迷你四驅車,會知道這是田宮2013年推出的MA底盤——新老玩手皆宜的下場四驅車底盤。

註:「下場車」是與「靜態車」相對的概念,前者是以比賽出成績為目的進行改裝的車,後者是以觀賞為目的進行改裝的車。

這是一個很有趣的發現,非汽車行業的朋友其實不太知曉現如今的汽車底盤變化。特別是電動汽車,冷不丁的竟然和迷你四驅車有神似,amazing!

作為玩著迷你四驅車長大的汽車人,心中使命感瞬間爆棚,今天必須好好聊。

迷你四驅車底盤設計的奧義

我們今天討論的迷你四驅車都是下場車。既然是以競技為目的,它的底盤設計奧義可以歸結為以下幾點。

1、輕量化

結構輕量化,比如採用鏤空結構;材料輕量化,比如使用碳纖維或者工程塑料。

大家不要覺得32.9g輕,其實MA底盤算是比較厚實的底盤,像S2底盤,可以被挖掘出下面這種模式,鏤空結構更多,也更薄。

對應到汽車上,純電動汽車底盤結構也有類似之處。比如材料使用比鋼更輕的鋁合金,又或者也會設計有鏤空結構。像特斯拉Model S的底盤架構採用的是鋁合金材質。

等到了Model 3身上,相比於ModelS,底盤結構又被進一步簡化。

2、底盤強度

因為需要在跑道中飛馳,確保車子在高速運動中有不錯的安定性,迷你四驅車的底盤需要有足夠的強度。正因此,後期還會給它加裝龍頭鳳尾,比如下圖這種改裝,龍頭鳳尾飛翼護架齊上陣好不過癮。

當然純電動汽車不會使用這麼誇張的加強設計,但相比於傳統的承載式車身,出於保護電池包和高壓線束目的,它還是發生了幾處明顯變化。

第一處就是採用了強壯的電池包殼體,比如蔚來ES8會在電池包殼體兩側設計有防撞設計。

第二處是淡化了潰縮吸能概念。

雖整體思路仍是讓撞擊能量在乘員艙吸收一部分,然後通過梁結構儘可能往下傳遞,但結構會有所改變。最明顯的,為了在地板布置更大的動力電池,會減少地板橫梁和縱梁,比如比亞迪的刀片電池布置就是把這種設計放大到極致。

因為中部防撞能力減弱,經典做法是加深前縱梁,截面高度向下加大後,前縱梁的吸能表現將有明顯提升。像特斯拉Model X的前縱梁就是如此,粗壯程度在燃油乘用車上幾乎見不到。

註:當然這種方案有弊端,它需要在前縱梁上開孔或者開豁口來避讓半軸的運動包絡。

又縱梁開孔後容易發生局部應力集中,必須在開孔周圍補強處理。

當然並不是說好的設計不會保留,比如卸力設計,蔚來ES6兩級防撞梁能比較好的引導車輛滑出碰撞區。帕薩特中保研測試A柱被撞爛就和此設計缺失有關。

註:電動汽車底盤起到了很重要的抵抗碰撞力作用,與一些油改車型相比,它的白車身其實逐漸失去了傳統承載式車身的特點(或者說重要性有所降低)。

3、模塊化

迷你四驅車風靡全球,離不開一代又一代青少年追捧。為什麼會有這般魔力,除了競技魅力以及《四驅兄弟》動漫的加持,最重要的,還是它的入門難度很低,即便是七八歲的小朋友,也能在很短時間內組裝一臺四驅車。

註:當年田宮模型社長田宮俊作對四驅車的設計有很明確的要求——「製造可以更簡單的步驟就能完成的模型」。

註:馬達直接拆卸,扣上護板降低風阻,很有造汽車的感覺了。

當下的汽車設計思路與它不謀而合。

比如大眾MEB平臺。MEB採用模塊化設計,組裝工序更少,集成化程度更高,車身尺寸還可被縮短、伸長或進行其他修改。

註:按尺寸劃分,囊括了從SUV到掀背式轎車的各種車型。

設計之間是相輔相成的,而為了要改善前艙吸能空間,又會將前艙內零部件的高度集成,也間接推動了模塊化。

例如Model S 將電機和逆變器集成在一起,節省了大量前艙內空間,在保證碰撞吸能空間的同時,前艙內還能再省出一個行李箱。

電動汽車底盤為什麼像玩具車?未來趨勢是什麼?

以上介紹了純電動汽車底盤結構主流設計手段,但為什麼它和迷你四驅車底盤有相似,這也是大家很好奇的地方。

可以從幾個方面解釋。

電動汽車的工作原理是:蓄電池→電流→電力調節器→電動機→動力傳動系統→驅動汽車行駛,迷你四驅車和工作原理其實很相近(只不過沒有電力調節器)。

除此外,為了獲得更大的電池布置空間和低重心,純電動汽車還採用了電池和底盤結合在一起的方式,用一個巨大的厚重的合金盤裝電池,這和迷你四驅車的意圖不謀而合。

相比之下,傳統汽車底盤由傳動系、行駛系、轉向系和制動系四部分組成,工作原理差異很大。像純電動汽車可取消離合器及變速器,分別將電機布置在前後軸,傳統車型就無法實現。

當然這種變化不是一蹴而就的,電動汽車的底盤經歷過一段發展期。

2002年,時任通用汽車公司研發副總裁的Christopher Borroni-Bird博士設計出了名為AUTO Nomy的滑板底盤概念。

他將電動汽車底盤和動力系統、轉向系統、制動系統和其它車載系統都通過電子控制的方式集成為一塊「滑板」。這塊「滑板」與車身的軟體也通過接口進行聯接,堪稱完美模塊化設計。

不過在特斯拉之前,傳統車企的研發思路主要是在傳統汽車平臺上開發,畢竟開發一個全新的純電平臺高風險低回報。所以很長一段時間,電池包常放置於後排座椅下方,優點是不會犧牲碰撞測試得分,缺點是擠佔後排及後備箱空間。

特斯拉的出現,極大推動了滑板式底盤的應用。把高能電池全部放在乘客座椅底下,還是7000多枚小電池,這在當時引起了很大爭議。好在他們的車身及底盤設計得當,並通過自己的BMS把電池管理做到領先。而這,也成為了未來趨勢。

AL頻道小結

電動汽車的能量是通過柔性的電線傳輸,直接好處是電池及動力系統布置更加自由。隨著電氣化技術不斷創新,其底盤結構也向著模塊化和智能化不斷發展。

當然把純電動汽車底盤和迷你四驅車對等並不完全正確,比如迷你四驅車還保留有傳動軸以實現四驅,帶有傳統汽車設計特徵,但這二者的大方向是相似的。

筆者也希望通過本期介紹,讓大家了解行業的前沿動態,純電動汽車越來越青睞的「滑板式底盤」,相信在未來會被更多人熟知。

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