新能源客车车身结构及其设计概论核心研究

宋德业

摘 要：本文分析的重点是新能源客车的车身结构与设计内容，而客车的主要分类为公路、公交客车。新能源客车作为新产物，既是新科技的代表也是环保产业发展的表现。因此研究新能源客车的结构与设计，有利于促进客车产业的持续发展。并且由于新能源客车拥有一个显著特征：在保持车体强度的基础下，利用较强材质和车体结构的优化可以降低客车的能源消耗，增加客车的使用时间。以此特点展开，研究车身结构和设计可以为客车行业提供新经验。

关键词：新能源客车;结构;设计

经济发展是双刃剑，一方面可以强大国力，提高国民生活水平与质量，一方面也带来了环境污染的问题。面对尾气排放、工业排放带来的空气污染问题，国家提出了绿色发展理念，鼓励人们绿色出行。各大城市促进公交系统发展，减少私家车的比例。同时科技领域也在为绿色环保做贡献，研发新能源技术，推动新能源客车发展，进一步降低大气污染比例。因此新能源汽车以其环保功能和新能源技术优势得到了广泛的关注，同时也逐渐受到客车行业的重视。

1 新能源客车的车身结构

新能源客车是一种新概念汽车，主要采用非常用燃料作为动力，并且搭载了非常先进的驱动技术，拥有与常规客车完全不同的结构与设施。

在进行新能源客车车身结构设计的时候需要坚持一体化原则，让内部结构形成较为封闭的空间，可以减少施工量，增加抗压强度。客车行业主要将其分为六个部分：前围、后围、左侧、右侧、顶盖和地板骨架，这六个部分最终形成了统一的车身结构。客车行业一般都会选择钢材打造车身结构，将其塑造成一个巨大的长方形。然而新能源客车为了减轻重量，增加续航能力，会选择轻巧便利的铝合金打造车身[1]。

2 新能源客车车身结构的设计

2.1 前围、后围骨架

前围、后围骨架设计一直都是整体车身设计的重难点，因为前围和后围是车身造型的整体、直观表现，因为大部分客车的形象都是矩形，非常像一个盒子，所以侧面、顶部和底部的呈现力不够，只能通过前后围体现设计感和美感。这两部分主要包括了玻璃、蒙皮、灯具、检修盖和保险杠等等，具有非常丰富的可设计性。所以很多厂家设计都会采用曲面造型，这种由三维软件打造出来的线条感也是当前客车行业的平均水平和主要风格体现。而设计的难度就在于，这种造型其实决定了想要体现的曲面必须采用异形件组装。除了异形件的难度之外，这两个部分所需要的支架和结构往往又需要非常精良的制造水平和高超的焊接工艺。

这两部分的主要设计流程为，首先是造型理论设计、骨架实体设计，其次是设计制造图、生产相关零件，最后是组装和焊接成实体物。新能源客车除了保留传统客车前后围的优点，还增加了轻薄等特點[2]。

2.2 侧围骨架

左、右侧围主要包括骨架、蒙皮、车窗、舱门等等，这个部分的设计重点在蒙皮和骨架。上述所说的两种客车类型的设计大体一致，都需要结构对齐，如窗户和舱门的立柱都要保持一致，术语解释就是封闭环。但是也有不同的地方，那就是由于公交客车乘客多、承载量大，需要单独设计应急门，让两侧的乘客在发生危险的时候可以快速逃生。而公路客车由于载物量大、路程长，需要设计较多的储物舱，方便行李放置和货品载运。

但是这两类客车设计侧围骨架时都需要遵循以下几点，第一点就是保持力流的传递性，无论是宏观还是微观领域都具有连续性，并且应该使用承载力较强的高强钢管。第二点就是应该由蒙皮、玻璃结构决定内、外面差，并且这种设计应该在总策划时就决定好。第三点就是确定结构位置时，应该将立柱位置放在首位，窗户可以次要考虑。第四点是无论怎么改变车型都应该保证侧窗的位置不改变，只改动中间的窗户。第五点是无论车型如何改变，是加大还是变小都应该保持车内空间的稳定性[3]。

蒙皮也称大板，是由抗腐蚀性非常强的材料打造的，如冷轧电镀锌板。蒙皮的选择主要分为两种，一种是整体设计，一种是分块设计。这种选择是根据车身长短和舱门位置决定的。如果车长超过9米，就不需要设计太多舱门，只需要将整体蒙皮切割出对应的轮廓如舱门洞口就可以。这样做可以保持车身的线条和平度，但是比较浪费材料。小于9米的客车可以采用分蒙皮，优点是施工简单，节省材料。但是由于分蒙皮需要大量焊接，外皮的痕迹非常多，只有在修正后才能得到标准的线条和平度。

2.3 顶盖骨架

顶盖骨架的设计相对简单，但是新能源客车需要在保持传统客车需求（如强度、抗压以及抗变形要求）的基础上，再加入减重要求，让客车更加轻巧灵便。以大型客车为例，不同结构可以相差200斤以上。由于顶盖骨架的主要作用是承载空调及一些车内布置，所以承压稍小，只要能满足抗压变形需求就可以进行简化。对此主要考虑的五个因素是，第一个因素是横梁的位置，第二个是空调和风口，第三个是蒙皮的结构，第四个是内饰的布置和分布。但是另外要注意的是新能源客车需要考虑电池箱体的位置和重量，如果电池箱体布置在顶上就需要增加顶盖的抗压力。

对于顶盖蒙皮的设计，需要考虑材质和形状，一般都会采用和侧围同样的材料，并且将其分为三块，中间平，两侧带有适当的弧度[4]，安全出口、空调回风出风口带有防水止口。

2.4 地板骨架

在设计地板骨架的时候，公路客车和公交客车是不同的。由于公交客车的主要作用是载客，并且乘客站立的时间比较多，所以需要平地板。但是公路客车载货的作用比较强，因此需要采用通道式。然而现在整个客车行业比较喜欢用整体式地板骨架，因为这种骨架可以和车体融合，更像是伴生的附着物。这种骨架看似很难，其实只是需要在设计的时候重视空间的层次感就可以了。并且需要注意以下五个方面，第一个方面就是严格遵循总布置，第二个方面就是尊重力学结构，让力有连续性。第三个方面是注意安装与固定对地板骨架的重要性，第四个方面是要让踏步设计符合指标，第五个方面是扶手、投币设计都要和地板骨架融合。

2.5 整体结构设计

以上六个部分的设计其实只是初步设计，还不能直接生产和使用，还需要利用CAE结构进行分析，分析车身的强度、压力以及模态等等，需要检测设计是否具有合理性。并且要对检测结果谨慎分析，要遵循：没问题未必完全没有问题，有问题则一定有问题。所以要求设计方对出现问题的地方进行详细的解析，适当增加强度和刚度，让最终效果符合最初预测和设计。

3 结束语

新能源客车代表的不仅仅是新能源技术，还代表着在绿色环保大方向下客车行业未来的发展方向。因此在发展新能源客车时既要遵循相关政策方针，又要分析新能源客车和传统客车的异同之处，促进客车行业稳定发展。本文通过对新能源客车的车身结构与设计进行分析可知，其实新新能源客车和传统客车的结构与设计方法有很多相似之处，但是新能源客车在强度、重量上更有优势，更具有发展潜力。

参考文献：

[1]张琼，李晓光，鲁飞，等.纯电动客车铝合金车身骨架多目标轻量化设计[J].黄河科技学院学报，2020，22（2）：33-39.

[2]林标华.纯电动城市客车后碰撞结构安全性研究[J].客车技术与研究，2019，41（4）：12-15.

[3]吕猛，熊国利，杨舒音.新能源客车企业准入及产品准入许可制度解析[J].环境技术，2020，38（5）：27-30.

[4]朱正礼，周红丽.新能源客车高压附件集成控制器开发[J].机械与电子，2020，38（7）：50-54+62.