看不懂纯电动汽车底盘设计，还不赶紧温习迷你四驱车

陈秋茹_qq

今天的话题从大家来找茬开始，给你两秒时间，说出下面两张图有什么不同？




为了验证非汽车从业者会有哪些有趣回答，我把这个问题丢到了家人群里，老哥第一反应是 " 前驱和后驱 "。


额 …
这个回答暴露了两个问题。
首先他没看明白上边其实是中置引擎四驱车。不信？我拆给你看。


当然这还不是最大的梗，显然他还没抓住差异核心—这根本是玩具车和真车的区别呀。
说真车这款，其实是美国技术与超级跑车制造商 Karma Automotive 新推出的模块化 E-Flex 平台（底盘）。作为一款以滑板式底盘为基础的电动化平台，它还设计有增程版本。喏，就是下图这个。


注：滑板式底盘架构可以将电池和动力系统平直的安放在底盘上。
至于玩具车，是时候祭出手中存货了。如果喜欢迷你四驱车，会知道这是田宫 2013 年推出的 MA 底盘——新老玩手皆宜的下场四驱车底盘。


注：" 下场车 " 是与 " 静态车 " 相对的概念，前者是以比赛出成绩为目的进行改装的车，后者是以观赏为目的进行改装的车。
这是一个很有趣的发现，非汽车行业的朋友其实不太知晓现如今的汽车底盘变化。特别是电动汽车，冷不丁的竟然和迷你四驱车有神似，amazing！
作为玩着迷你四驱车长大的汽车人，心中使命感瞬间爆棚，今天必须好好聊。
迷你四驱车底盘设计的奥义
我们今天讨论的迷你四驱车都是下场车。既然是以竞技为目的，它的底盘设计奥义可以归结为以下几点。
1、轻量化
结构轻量化，比如采用镂空结构；材料轻量化，比如使用碳纤维或者工程塑料。


大家不要觉得 32.9g 轻，其实 MA 底盘算是比较厚实的底盘，像 S2 底盘，可以被挖掘出下面这种模式，镂空结构更多，也更薄。


对应到汽车上，纯电动汽车底盘结构也有类似之处。比如材料使用比钢更轻的铝合金，又或者也会设计有镂空结构。像特斯拉 Model S 的底盘架构采用的是铝合金材质。




等到了 Model 3 身上，相比于 ModelS，底盘结构又被进一步简化。




2、底盘强度
因为需要在跑道中飞驰，确保车子在高速运动中有不错的安定性，迷你四驱车的底盘需要有足够的强度。正因此，后期还会给它加装龙头凤尾，比如下图这种改装，龙头凤尾飞翼护架齐上阵好不过瘾。


当然纯电动汽车不会使用这么夸张的加强设计，但相比于传统的承载式车身，出于保护电池包和高压线束目的，它还是发生了几处明显变化。
第一处就是采用了强壮的电池包壳体，比如蔚来 ES8 会在电池包壳体两侧设计有防撞设计。


第二处是淡化了溃缩吸能概念。
虽整体思路仍是让撞击能量在乘员舱吸收一部分，然后通过梁结构尽可能往下传递，但结构会有所改变。最明显的，为了在地板布置更大的动力电池，会减少地板横梁和纵梁，比如比亚迪的刀片电池布置就是把这种设计放大到极致。


因为中部防撞能力减弱，经典做法是加深前纵梁，截面高度向下加大后，前纵梁的吸能表现将有明显提升。像特斯拉 Model X 的前纵梁就是如此，粗壮程度在燃油乘用车上几乎见不到。


注：当然这种方案有弊端，它需要在前纵梁上开孔或者开豁口来避让半轴的运动包络。
又纵梁开孔后容易发生局部应力集中，必须在开孔周围补强处理。
当然并不是说好的设计不会保留，比如卸力设计，蔚来 ES6 两级防撞梁能比较好的引导车辆滑出碰撞区。帕萨特中保研测试 A 柱被撞烂就和此设计缺失有关。


注：电动汽车底盘起到了很重要的抵抗碰撞力作用，与一些油改车型相比，它的白车身其实逐渐失去了传统承载式车身的特点（或者说重要性有所降低）。
3、模块化
迷你四驱车风靡全球，离不开一代又一代青少年追捧。为什么会有这般魔力，除了竞技魅力以及《四驱兄弟》动漫的加持，最重要的，还是它的入门难度很低，即便是七八岁的小朋友，也能在很短时间内组装一台四驱车。


注：当年田宫模型社长田宫俊作对四驱车的设计有很明确的要求—— " 制造可以更简单的步骤就能完成的模型 "。


注：马达直接拆卸，扣上护板降低风阻，很有造汽车的感觉了。
当下的汽车设计思路与它不谋而合。
比如大众 MEB 平台。MEB 采用模块化设计，组装工序更少，集成化程度更高，车身尺寸还可被缩短、伸长或进行其他修改。


注：按尺寸划分，囊括了从 SUV 到掀背式轿车的各种车型。
设计之间是相辅相成的，而为了要改善前舱吸能空间，又会将前舱内零部件的高度集成，也间接推动了模块化。
例如 Model S 将电机和逆变器集成在一起，节省了大量前舱内空间，在保证碰撞吸能空间的同时，前舱内还能再省出一个行李箱。


电动汽车底盘为什么像玩具车？未来趋势是什么？
以上介绍了纯电动汽车底盘结构主流设计手段，但为什么它和迷你四驱车底盘有相似，这也是大家很好奇的地方。
可以从几个方面解释。
电动汽车的工作原理是：蓄电池→电流→电力调节器→电动机→动力传动系统→驱动汽车行驶，迷你四驱车和工作原理其实很相近（只不过没有电力调节器）。
除此外，为了获得更大的电池布置空间和低重心，纯电动汽车还采用了电池和底盘结合在一起的方式，用一个巨大的厚重的合金盘装电池，这和迷你四驱车的意图不谋而合。
相比之下，传统汽车底盘由传动系、行驶系、转向系和制动系四部分组成，工作原理差异很大。像纯电动汽车可取消离合器及变速器，分别将电机布置在前后轴，传统车型就无法实现。


当然这种变化不是一蹴而就的，电动汽车的底盘经历过一段发展期。
2002 年，时任通用汽车公司研发副总裁的 Christopher Borroni-Bird 博士设计出了名为 AUTO Nomy 的滑板底盘概念。
他将电动汽车底盘和动力系统、转向系统、制动系统和其它车载系统都通过电子控制的方式集成为一块 " 滑板 "。这块 " 滑板 " 与车身的软件也通过接口进行联接，堪称完美模块化设计。


不过在特斯拉之前，传统车企的研发思路主要是在传统汽车平台上开发，毕竟开发一个全新的纯电平台高风险低回报。所以很长一段时间，电池包常放置于后排座椅下方，优点是不会牺牲碰撞测试得分，缺点是挤占后排及后备箱空间。
特斯拉的出现，极大推动了滑板式底盘的应用。把高能电池全部放在乘客座椅底下，还是 7000 多枚小电池，这在当时引起了很大争议。好在他们的车身及底盘设计得当，并通过自己的 BMS 把电池管理做到领先。而这，也成为了未来趋势。
AL 频道小结
电动汽车的能量是通过柔性的电线传输，直接好处是电池及动力系统布置更加自由。随着电气化技术不断创新，其底盘结构也向着模块化和智能化不断发展。
当然把纯电动汽车底盘和迷你四驱车对等并不完全正确，比如迷你四驱车还保留有传动轴以实现四驱，带有传统汽车设计特征，但这二者的大方向是相似的。
笔者也希望通过本期介绍，让大家了解行业的前沿动态，纯电动汽车越来越青睐的 " 滑板式底盘 "，相信在未来会被更多人熟知。