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【第四十九期】大工技述:交通轻量化技术专家-“德赢科技”电动汽车底盘设计方案

2019-03-11 校友工作处 点击:[]

市场环境-一轻量化设计理念成为发展趋势

随着排放规定的日益严苛以及燃油经济性的强制性需求所致,除了在动力方面下功夫以外,给车辆尽可能减重已成为各个汽车生产厂商的重要任务。《中国制造2025》中关于汽车发展的整体规划中也强调了“轻量化仍然是重中之重”,“轻量化”已然成为国家的重要战略。

创新变革-电机集成方案带来巨大突破

如今市场上主流电动汽车的底盘设计方案都采用电池系统、驱动系统和底盘系统一体化设计。由于在未来的5年内,业内普遍预计可以大规模产业化的电池密度难以有重大的突破,因此,电池续航里程增加的主要手段依赖于增加电池的数量和采取轻量化措施,尤其是创新性的概念轻量化设计方案。

德国德赢技术公司(以下简称“德赢科技”)成立于2005年,为德国大众汽车集团研发中心汽车材料部镁事业部的战略合作伙伴,专业从事轻量化产品的工程开发与技术服务。公司专注于电动汽车轻合金底盘件与结构件的工程开发与产业化服务。

目前,大部分电动汽车生产厂商汽车底牌的驱动电机均采取后置的方式(特斯拉Model S电动车和宝马i3电动车底盘设计如图1所示)。这种设计方式驱动电机占据了相当大的车身空间,而且无法增加更多的电池。为此,德赢科技开发了全新的轻量化设计方案,即将驱动电机集成到了底盘悬挂部件中,从而取消了后置电机,设计方案如图2所示。

图1. 特斯拉Model S电动车和宝马i3电动车底盘设计方案

图2. 德赢科技创新底盘方案概念

与图2中所示的特斯拉与宝马的现有设计方案相比较,德赢科技创新底盘方案具有如下的优点:

1)   底盘整体更加平坦,从而可以提供更大的车身空间和设计自由度;

2)   悬架和驱动系统占用的空间很小,可以布置更多电池组,从而增加续航里程;

3)   悬架和驱动系统整体质量大幅降低,有助于电动车的整车轻量化;

4)   悬架结构简单,有助于降低成本,提高产品的竞争力;

5)   安装方便,有助于提高生产效率。

6)   成本降低10%-15%左右。

技术优势-创新底盘结构大幅提高产品性能

 

图3. 德赢科技创新电动车底盘的工作原理

图3展示了德赢科技创新底盘结构的三维设计及其工作原理, 路面反作用力通过蓝色路径传递到车身,而发动机的驱动力沿红色路径传递到车轮。通过这样的设计,创新底盘结构在产品性能上得到了大幅提高。

底盘整体设计方案基于拓扑优化的空间结构,支撑水平方向的侧向力和径向力,同时起到扭力梁作用,提高了悬架扭转刚度。设计方案采用了紧凑的串联式变速齿轮传动系,节省空间,降低系统整体重量。

德赢科技创新底盘结构主要性能参数描述如下:

   1)配置高扭矩电机,峰值扭矩51.3 Nm, 峰值功率52 kW;

   2)采用双电机方案,可以实现左右轮转速独立控制;

   3)空间结构的重量仅为3.8 kg;

   4)在只用两台驱动电机的情况下,驱动1050 kg 的目标车辆,最高时速150 公里/小时,0到100公里/小时加速时间为12 s;如果配合前置电机,则最高时速和加速性能还可以得到大幅提升。

 

目前该项目已处于样车验证阶段,即将量产。德赢科技创新电动车底盘结构在未来可以作为通用底盘组件与动力系统提供给电动车生产企业,应用于城市电动车的量产。通过使用该底盘产品可有效降低车身重量,提高续航里程,提高电动车品牌的市场竞争力。

 

校友简介:

陈力禾,1969年生,籍贯浙江镇海。1987年进入大连工学院机械工程系机械制造专业学习。1997年德国留学工作至今。 2005年6月获得德国马格德堡大学机械工程系工学博士学位。先后担任中国科技部十五重大科技攻关专项“镁合金应用及其产业化”专家工作组成员(唯一海外成员),欧洲镁协会常务理事,德国巴登符腾堡州混合轻量化技术委员会委员,发表《轻量化》系列译著四部。2005年创办德国德赢技术公司,担任公司执行董事至今。

 

大连理工大学校友工作处秉承着“努力为校友多做一点”的宗旨,响应“创新驱动发展”战略,同时希望能架起一座桥梁,使科技成果能够真正解决企业生产运营中的实际问题,助力企业加速发展的同时,能够及时反馈而有助于技术成果的进一步改进,互惠互利,达成共赢。如果海内外校友对此篇内容感兴趣,欢迎联系校友工作处。也欢迎大家踊跃投稿。

 

联系人:校友工作处蔡琳

联系方式:0411-84706740

邮箱:cailin@dlut.edu.cn

 

编辑排版:景博

责任编辑:景博 蔡琳

 

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