增程式纯电动车地板的设计

刘艳伟　刘宁　吕征　苑振兴

摘 要:随着汽车应用及能源的发展,混合电动汽车受到足够的关注。本文将增程式纯动力电动汽车的地板设计成独特的方形地板,便于增程式纯电动车室内总体布置和电池的放置。

关键词:地板增程式纯电动车电池

中图分类号:U469.72 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)07(c)-0040-02

1 引言

目前,世界上各种汽车的保有量已超过10亿辆,每年新生产的各种汽车约3000万辆,按平均每辆汽车年消耗10～15桶石油及石油制品计算,汽车的石油消耗量每年达到60～70亿桶,占世界石油产量的一半以上,石油资源的开采每年达到几十亿吨。2050年预计全球汽车保有量达到30亿辆,那时按100亿人算,每一千人300辆汽车,如果保持目前石油消耗总量不变,同时二氧化碳降低50%以满足温控两度的目标,单车的石油消耗必须降低四倍,二氧化碳排放要降低6倍,也就是说现有的内燃机动力汽车渐进式的技术改进没法满足这一目标,需要汽车行业进行革命性的变革来应对环境、能源系统的挑战[1]。

在汽车行业中,电动汽车是目前对环境污染最小的,电动汽车运行中没有排放污染,以核能、太阳能、水力、风能等能源发电对大气污染也会很小,并且电动汽车具有低噪声、低热辐射、易操纵等优点,人们对电动汽车寄予很大的期望。但是由于电动汽车的核心技术—电池技术的制约,电池组价格昂贵、寿命有限等问题导致电动汽车的造价很高,充电站的建设投资巨大并且电动汽车的续航能力差,无法得到大范围的推广。电动汽车目前无法满足人们的期望,所以人们的注意力转向混合动力电动汽车。

混合动力车型是指装有两种动力源,采用复合方式驱动的汽车。车载动力源有很多种:燃料电池、太阳能电池、蓄电池、内燃机机组等。目前,按照两种不同的能量的搭配比例不同,混合动力车辆分为四类:一、微混合也称“起-停混合”,这种混合动力系统,电机仅作为内燃机的启动机；二、轻混合也称辅助驱动混合,与微混合相比,这种混合增大了电池的功率比例,减少内燃机的功率比例；三、插电式混合,插电式混合动力系统通过接入家用电源为系统中配备的充电电池充电,充电后可仅凭充电电池作为电动汽车行驶；四、全混合动力系统,是指可以使用汽油引擎或电动机单独驱动车辆也可以同时使用两种动力的汽车。并且在充电电池的剩余电量用完后,通过发动机旋转发电机,利用由此产生的店里为蓄电池充电。混合动力汽车一般有内燃机和蓄电池共同驱动,这种混合动力汽车实现了内燃机与电力电源的有效互补。在电池电量充足的前提下完全可以采用纯电动模式,节约能源、减低污染；将减速、刹车时的能力消耗转化为电能,混合动力汽车能量利用率比传统汽车高30%左右,节油率达到20%～40%,污染排放减少将近一半[2][3]。

2 地板的组成与作用

车身地板是车身的重要部分之一,车身的骨架直接或间接的焊在车身地板上,车身地板的强度和刚度不仅影响它自身还会影响到整车的使用寿命及行车安全,车身地板设计的好坏直接影响到整车的安全性能,并且由于地板的工作环境比较恶劣所以地板结构防振、隔音、防腐等性能要求很高。地板一般有三部分组成,前地板总成、中地板总成和后地板总成。

2.1 前地板总成

前地板总成支撑着驾驶室及驾驶员,同时承受汽车运动中产生的载荷、振动、冲击和扭矩等。在碰撞时,车身前部结构要吸收80%的能量,主要分配给纵梁、地板中的门槛和位于其间的左右前地板加强件,门槛用来将侧向力传递给地板各梁构件,中通道前延伸件将接受侧向力,防振地板发生皱折。图1为前地板总成图。

2.2 中地板总成

中地板总成连接前地板与后地板,主要起到前地板地板与后地板的过渡作用,对车身的模态、侧碰性能有一定的影响,在设计过程中应消除或减弱中地板振动问题；中地板的前端结构对侧面碰撞有一定的辅助作用。此外,中地板的另一个主要功能就是安装相关的零件,如:后排座椅、儿童座椅、后排安全带、邮箱、线束等。图2为中地板总成分解图。

2.3 后地板总成

后地板总成支撑着行李箱部分,大部分车型会在此处布置备胎槽放置备胎。后地板总成对汽车后碰有着重要的作用,在后碰中首先通过后保险扛缓冲进行有效能量吸收,然后将剩余能量均匀分解并传递到车身后地板总成中,防止变形侵入损坏邮箱,对油箱起到了重要的保护作用。图3为后地板总成分解图

3 增程式纯电动车地板设计

增程式纯电动汽车是电动机和内燃机两种动力的混合,因此增程式混合电动汽车地板也需要承载电池的作用,但是它的电池数量与纯电动汽车电池数量相比较少了很多。如果采用纯电动汽车那种悬挂式,放置在整个地板的下面,为了保证地盘的一定高度迫使整个地板提高,对整个车身结果设计及室内布置带来了很大的麻烦。

增程式纯电动车的电池数量并不多,所以在本文中将传统内燃机后地板圆形备胎槽位置改制成方形来放置电池,前中地板基本和普通内燃机地板设计理念相差不多,这样就只是简单的线路布置不需要去将整个地板提高,而且电池的工作环境得到了改善,图4是本文设计增程式纯电动车的地板总成图。

参考文献

[1] 赵云.电动汽车结构布置及设计[J].汽车电器,2006,6:4-11.

[2] 陈全世,杨宏亮,田光宇.混合动力电动汽车结构分析[J].汽车技术,2001,9:6-11.

[3] 马旭.混合动力汽车结构、原理及发展前景研究分析[J].中国科技纵横,2010,22:6-8.

[4] 徐晓瑜,郭永进.电动低速汽车车身结构刚度约束拓扑优化设计[J].机械设计与研究,2010,26(2):110-113.

[5] 彭红涛,李铮,朱禹,等.关于我国新能源汽车的发展现状和一些思考[J].汽车科技,2009,9:1-4.