汽车整车设计与产品开发
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3.2.1 整车技术路线

整车技术路线是战略层面的技术方案,是市场语言转化为技术语言的第一步,是将市场需求、产品概念转化为对整车技术开发的宏观描述和设计指导的纲领性技术方案。

从战略层面讲,整车技术路线的选择主要从产品的能源类型(燃油车、PHEV、HEV、EV等)、产品的形态(轿车、SUV、MPV、皮卡、CROSS等)和产品的规格(微型、紧凑型、中型、中大型等)等关键技术路线中做出选择,通过产品的核心价位点、核心人群需求、产品周期与规模、产品效益目标等共同确认产品的定位与使命,以及进入市场后的竞争策略。

从战术层面讲,整车技术路线的制订便是对产品策划输入进行分析、验证,完成整车关键平台的选择及关键动态及静态参数的确定过程,一般包括整车平台的选择、动力系统的选择、总布置形式的选择、车身形式的选择、整车电气平台的选择及底盘关键系统的选择等。

1.整车平台选择

整车开发平台的选择和确定是整车技术路线的首要工作,由于法律法规及性能目标的要求,单个车型平台所能覆盖的车型范围是有限的,需要根据目标用户使用场景、整车关键目标数据和造型方向综合考虑,选择合适的成熟车型平台,或打造全新平台架构。车型平台的选定直接决定了整车尺寸范围、车身形式、动力布置形式,也从战略意义上确定了整车的开发方向。

2.动力传动系统的选型

发动机是汽车核心零部件,高可靠性、高性能、长寿命、低能耗和合理的成本是发动机选型的前提条件。在整车开发过程中,根据具体车型的使用条件和布置上的结构需要,选择不同种类和形式的发动机。变速器有手动变速器(MT)、双离合变速器(DCT)、无级变速器(CVT)和自动变速器(AT)等,随着社会的进步及消费者需求的升级,MT车型需求日益减少,AT及DCT车型逐步呈增长趋势。

在产品开发过程中,发动机的选型一般在产品的最初定义阶段,工程师根据市场调研结果及产品策划输入的排量大小、油耗要求以及布置空间对动力系统进行选型。动力系统一般在成熟发动机中进行选型,不过也存在发动机和整车产品同步开发的情况,但这种同步开发的模式,使产品开发的周期和成本管控难度加大,开发风险也随之加大。

3.总布置形式的选择

汽车布置形式指发动机、驱动轴和车身的相互关系和布置特点。按照发动机和各个总成的相对位置和驱动形式将乘用车的布置形式分为发动机前置前轮驱动(FF)、发动机前置后轮驱动(FR)、发动机后置后轮驱动(RR)、发动机中置后轮驱动(MR)及全轮驱动(AWD)五种。布置形式一般根据车型使用条件及布置形式的优缺点进行选择。发动机前置前驱具有结构紧凑、质量轻、离地高度小、改善高速行驶时的操控稳定性、动力传递效率高等特点,在紧凑型乘用车布置中应用较广。发动机前置后驱是传统的布置形式,优点是前后轴荷分配比较合理,增加了车辆的舒适性,这种布置形式多应用于追求乘坐空间及舒适性的豪华车。发动机后置后驱是目前大中型客车盛行的布置形式,具有降低室内噪声、有利于车身内部布置等优点,少数乘用车也采用这种布置形式。发动机中置后驱是目前大多数跑车及方程式赛车所采用的形式。一些高性能跑车采用功率和尺寸很大的发动机,因此通常将发动机布置在驾驶人座椅之后和后轴之前,这有利于获得最佳的轴荷分配并提高汽车性能。另外,全轮驱动通常发动机前置,在变速器后部装分动器,分动器将动力分别输送到全部车轮上,由于这种布置形式动力性能强劲,普遍应用于越野车。

4.车身形式的选择

车身按照承载方式分为承载式车身和非承载式车身。由于承载式车身的优点在于重量小、重心低、空间利用率高,家用轿车使用承载式车身的较多;而非承载式车身抗扭刚度和承载能力较强,因此在越野车和载重货车上应用的居多。在产品设计开发过程中,一般采用平台化开发方案,确定开发平台的同时,车身的形式也确定下来。

5.整车电气平台的选择

在整车技术路线确定的过程中,电气平台的选型非常关键,应遵循“先平台再系统,先原理再验证”的开发逻辑。一般情况下,基于法规要求、配置信息和功能需求,首先确定电气平台,在电气平台确定的基础上,基于平台选择进行网络拓扑、整车电器原理设计,直至形成子系统方案,包括连接系统、照明系统、电源系统、空调系统、冷却系统、操作系统和刮水器系统等。

6.底盘系统的选择

底盘系统的选型和设计,主要遵循市场定位、性能指标、整车重量等要求来确定关键系统的结构形式,再根据布置空间、成本、质量、可靠性目标等进行具体零部件设计开发。在整车技术路线的确定过程中,随着人们对汽车安全、智能化要求的日渐提高,底盘技术也由传统的机械结构向电子控制技术逐步转型,转向系统的形式逐步由机械式、液压助力式升级为电子助力式;驻车制动由传统机械驻车制动升级为电子驻车制动,汽车防抱死制动系统(ABS)和车身电子稳定系统(ESP)得到广泛应用;随着对汽车操控稳定性、舒适性等性能要求的提高,悬架系统多采用独立式悬架结构,另外,可调悬架在豪华车上应用日渐广泛。车轮尺寸规格也会在设计初期确定,轮辋会根据后期造型进行设计。

整车技术路线确定后,整车的主要参数及结构也就初步得以确定,表3-1是某车型整车平台确定后形成的部分整车结构参数。

表3-1 某车型整车平台确定后形成的部分整车结构参数