汽车滑板底盘技术体系研究

姜涛　刘辰　贾国瑞

摘要：通过系统梳理现有行业中滑板底盘的技术进展，对比头部企业研发产品的技术特点，明晰各家企业商业模式，研判行业滑板底盘技术趋势，为企业前瞻技术布局提供参考，支撑未来相关政策和标准的制定。

关键词：滑板底盘；线控底盘；底盘平台

中图分类号：U461  收稿日期：2023-05-23

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2023.06.008

1 前言

传统汽车由发动机、电气、车身和底盘四大部分构成。其中底盘适用于承载发动机、车身和电子设备等部件并传递内燃机的动力，通过本身的各种机构，将发动机的动力传输至车轮，驱动车辆行驶。传统汽车底盘由传动系、行驶系、转向系、制动系四部分组成。底盘作为汽车的重要组成部分，其性能的优劣直接影响汽车行驶的运动性、经济性、平顺性、操纵稳定性以及安全可靠性。

近年來，随着新能源汽车的快速发展，新产品开发周期逐渐缩短，用户需求日益多元化，因此推动车企关注滑板底盘技术。所谓滑板式底盘，即将电池、电动传动系统、悬架、刹车等部件整合在底盘上，实现车身和底盘的分离，设计解耦［1］。滑板式底盘具有高集成度、高通用率、高拓展性等优势，是汽车电动化、智能化趋势下重要的发展方向，在降低产品开发周期、降低研发成本、丰富智能生态、提升空间利用等方面具有竞争力。基于这类平台，车企可以大幅降低前期研发和测试成本，同时快速响应市场需求打造不同的车型。尤其是无人驾驶时代，车内的布局不再是以驾驶为中心，而是会注重空间属性，因此，车企采用滑板式底盘可以为上部车舱的开发提供更多的可能。

滑板底盘已引起汽车行业内外广泛关注，但尚未有文献提出滑板底盘的开发，物理结构、信息结构、滑板底盘技术体系也无明确架构。本文提出针对新能源汽车的滑板底盘整车开发、物理结构以及信息结构，并总结现有滑板底盘的技术体系，代表公司产品及其特点，现在面临的挑战和问题，研判未来技术发展趋势。

2 底盘平台架构演化历程

底盘平台架构总体划分为三个阶段：a.平台架构1.0阶段，重点关注的是机械零件共用性。b.平台架构2.0阶段，关注重点不仅包括机械零部件，还包括机械零件的接口标准化，例如大众的MEB汽车平台，针对不同轴距轮距的平台架构而设计。c.平台架构3.0阶段，不仅包括前期零部件的通用性和标准化，还涵盖电子电气架构的融合和接口标准化，尤其与电驱动、动力电池和自动驾驶相关，进一步推演底盘系统可以独立设计和控制。

滑板底盘的特点是将整车的动力、制动、转向、三电模块等集成在底盘之上，形成一个独立功能区，与传统底盘不同点是滑板底盘通过预留的电气和车体接口，实现上下车体分离，进而使车身与座舱可以根据需求更换［2］。

3 底盘开发

3.1 底盘开发流程

3.1.1 传统汽车底盘开发流程

底盘开发分为底盘设计逆向工程和底盘正向开发两种方式。

逆向工程是针对现有产品设计技术在线过程，即对一项目标产品进行逆向分析研究，从而演绎出该产品的设计要素，以及制作出功能相近的产品。底盘的正向开发流程包括底盘性能对标与定标、底盘概念设计、总成和零部件设计、样车试制与验证。

底盘开发流程与整车开发的流程以及时间点相配合。其中共分9个关键节点：产品规划、项目启动、概念批准、项目批准、工程样车、产品与生产工艺验证、测试生产、试生产和批量生产。具体可分为悬架开发和制动系统的开发两个并行的流程，其中制动系统开发包括硬件开发和软件开发。在底盘系统开发过程中，前期的架构开发和虚拟仿真分析、对重量载荷分解计算悬架承载，动力学、应力计算、运动轨迹分析等是开发流程中的重要工作。

SOP批量生产阶段就是客户可以拿到车的时间点。整个完整的汽车研发时间点大约4年。但由于互联网思维被普遍引入整车研发，因此目前“快”成为各大整车厂在研发过程中的核心。

3.1.2 新能源汽车滑板底盘开发现状及流程

前期新能源汽车的底盘开发设计处于由传统车改良设计阶段。在改制设计过程中，运用大量整体化设计理念，尤其是底盘设计与新能源汽车的整体布局强相关，重点在动力系统的结构上。这种设计极大地影响新能源汽车的内部空间和外形设计。从能源类型角度分析，新能源汽车的底盘系统需要的能源具有多样性特点，适用于高级集成度的系统模块开发。图1所示为新能源汽车底盘设计。

第二阶段，为了完全抛弃“油改电”平台设计的不良影响，纯电动平台把整体优化设计作为核心，重新设计与现代消费者需求相匹配的汽车设计理念。新能源汽车底盘设计的创新，不仅在动力系统方面，还要在转向、传动和制动等方面密切配合，相互协作，进而有效提升汽车整体性能。

底盘设计的创新始于线控底盘的出现，进而在资本和创新公司的推动和包装下，延伸为“滑板底盘”的概念。追根溯源，最早的“滑板式底盘”是美国通用汽车在一辆概念车上的创新发明，其颠覆了传统底盘模式，技术核心是厚度为28 cm的铝制滑板底盘，该设计框架包含汽车所有的核心动力系统、转向、制动和变速等部件，并提供唯一的通向车身的电器连接接口。与此同时，高技术引入线传操控技术（By wire），促进底盘系统的各个子系统引入创新设计。另外，转向系统、制动系统改为电子控制，不再由传统机械方式控制，因此取消转向柱等零部件，反而增加车身布局空间。滑板底盘的核心理念是上下分体式开发。核心系统与传统车本质上相似，不同的是变速系统、转向系统等都通过电气连接，再延伸到汽车车身。

经过梳理总结，归纳滑板底盘的优势如下：

a.解放车身设计，自由度极大提高。

b.总体布局难度降低，内部可用空间提升。由于底盘是扁平化的框架，底盘上的动力电池系统集成度提高。线路传输系统有利于转向和制动系统的空间精简化，因此变相增加总体布置的可用空间，降低布置难度，从而导致车辆可用空间的增加，如图2所示。

c.车辆制造和维护难度极大降低。

d.优秀的操控性。所有核心的动力系统均布置在底盘，因此，产品的重心相对更低，提高车型的操控性。

e.碰撞安全性高。在制造过程中，底盘保证前后配重平衡，更符合严格的碰撞安全标准；若发生碰撞，底盘可吸收大部分冲击力，进而保护乘客舱免于因碰撞而内陷。

3.2 底盘开发模式

3.2.1 传统汽车底盘开发模式

传统汽车的底盘开发模式首先由底盘设计开始，基于实际运行工况出发，对多种可能的因素综合考虑，包括坡度、碎石、冲击对底盘的影响，以保证底盘的稳定性。同时，由于汽车底盘有可能长时间在潮湿的环境中运行，因此极其容易收到盐、水的影响，产生腐蚀现象，影响其他构件的寿命。因此在开发过程中极其重视腐蚀因素的影响。此外，汽车空间的充分考虑系统集成化的特点也是传统汽车不断演化的方向之一。

3.2.2 新能源汽车滑板底盘开发模式

与传统汽车在开发模式相比，新能源汽车需采用更加整体性、系统化、智能化的新型开发理念，保障开发产品的合理性和应用的舒适性，尤其是优化动力匹配。

与传统底盘不同的，新能源汽车的底盘的开发设计更侧重于铝制滑板。在结构布置中，由于取消传统发动机而引入真空助力泵，因此需要对新的动力系统做出相应的调整。对各个子系统的零部件完成开发设计之后，还需要通过CAE的方法对碰撞安全、噪音强度等进行模拟的仿真。

此外，由于子系统是新开发的模式，因此汽车后舱布局有所变化，这要求对整车车体的质量和载荷进行重新模拟计算，提高底盘的安全指数。

在子系统的开发流程中，还需考虑到电池组的整体布置、三电系统的整体配合、底盘轻量化、线束的设计等多方位的开发。

4 滑板底盘物理结构

在新能源汽车底盘的结构中，由于传统汽车底盘无法覆盖电动车的全部需求，因此电动汽车的底盘需要被重新设计。变速器和离合器可被取消，在前后轴布置电驱动系统。动力传输由电驱动提供，通过传动轴传递到主减速器。以上方案同时可以兼顾动力传递效率和整车轻量化，并且前后电机可保证动力分配更均匀，空间利用更充分，缺点是电机控制相较于传统内燃机更复杂。

在电池布置方面，由于电池组布置在底盘，改变座椅角度位置参数的方案会影响用户的驾驶体验，因此需要合理设计座椅的摆放位置。此外，电池组摆放应尽量分散以增加车内活动空间，优化驾驶员感受。在安全维度，分散布置电池组可以降低各电池组模块之间的接触面积，避免碰撞或摩擦的危险。另外，一块或多块电池故障时，不影响其他电池的使用。

在新能源底盘布置上需要重点关注如下三点：a.电池模组安放在底盘质心并靠近主减速器，如此可提高车辆行驶的稳定性，又可减少动力传输过程中的能量损耗；b.电池架的设计应便于电池组安装、拆卸和检验，方便车辆后期维修；c.有选择性地沿用传统底盘的可靠结构，减少新平台研发成本，提升车型的行驶、转向和制动性能。

5 新能源汽车滑板底盘技术体系

滑板底盤的三个技术重点：a.与整车相关的核心控制模块均集成在底盘；b.滑板底盘可实现上下车体分离；c.可随意切换不同车身。

为实现上下分体式造车，滑板底盘需采用全集成和全线控制，将动力、制动、转向、热管理、三电等功能模块集成在底盘，并实现全线控制，以便上下车体解耦分离，其功能架构和系统结构简图如图3所示。这是滑板底盘区别其他纯电平台的最大不同点，以特斯拉和大众MEB的纯电平台为例，其生产与设计均是以车身为核心，无法做到车身和底盘的分离，如图4所示。

在实现上下分体式造车后，滑板底盘需具备“上下一体共同承载”能力。开发底盘时只需定义好接口，至于车身的设计则交给车企，即实现车身与底盘的独立开发，独立迭代，实现“一底盘多用”，缩短车型迭代周期，提高研发效率，降低研发成本。当底盘和上装组装后，整车融为一体式承载，实现最优的操控性、安全性和舒适性，如图3所示。

滑板底盘能释放座舱空间，成为移动大平层。目前部分车型底盘由于设计构造原因无法做到纯平，表现到具体产品上是座舱地面部分凸起，不利于打造移动空间。而滑板底盘由于采用全线控技术，底盘整合热管理系统，整个底盘之上舱体成为一个空间较大的大平层，可实现多种组合，变换不同场景，为未来的汽车内舱设计留有巨大空间。

6 新能源汽车滑板底盘技术挑战及未来趋势

6.1 滑板底盘面临的挑战

目前滑板底盘平台架构开发遇到的挑战之一是平台架构的机械结构与电子结构解耦，以及电子电气线速的模块化设计［3］。例如，通用集团的奥特能电动车平台中，电池模组之间的无线通信是亮点之一，另一个典型代表是华为正在攻关的无线电子电气架构，通过减少线束的方式，减少线缆成本和整车重量，降低整车能耗。但采用无线数据传输，需要攻克信号带宽、数据无线传输稳定性和系统安全性等关键问题。

6.2 滑板底盘发展趋势

6.2.1 产品维度

a.同一平台产品面向使用场景多样化。

未来针对OEM定制化的滑板底盘产品将陆续研发，对同一公司不同使用场景的产品，开发具有适用性通用的滑板底盘将成为趋势之一。例如，奥迪子公司Italdesign联合PIX Moving联合研发的Ultra-Skateboard智能滑板底盘，以及REE公司专为步入式货车（驾驶员可在货箱和驾驶舱之间直行的货车）和商用车设计的P7滑板底盘平台，均面向多种使用场景开发的滑板底盘。

b.特定车型和使用场景应用比例提升。

自动驾驶场景的车型产品采用滑板底盘技术的产品将增多，例如，REE开发的基于全新模块化车辆平台的全自动驾驶车型Leopard，专注于自主送货，如图5所示，PIX Moving移动空间应用无人驾驶小巴Robobus，正处于环境适应性、耐久性、可靠性与安全性等测试。

滑板底盘在特殊用途的商用车应用范围扩大，尤其在环卫、快递物流领域。例如，2022年PIX Moving与福龙马集团联合开发的环卫智能机器人（图6），以及丰田日野公司与REE联合开发的用于专业运输用途的商用车，其解决方案由REE提供动力总成的定制化出行服务的模块化平台。

乘用车方面，搭载滑板底盘或将成为新兴互联网独角兽及造车新势力产品的营销卖点。例如，ARRIVAL与Uber合作推出的网约专用纯电动车，续航300 km，通用的滑板底盘设计保证乘客足够的空间，如图7所示。另外，针对普通家庭用车，美国造车新势力Rivian公司基于滑板底盘设计出R1S电动SUV和R1T电动皮卡，如图8所示，未来考虑搭载135 kW·h的大容量电池以保证长续航。

6.2.2 技术维度

a.在集成方向上，未来在滑板底盘平台上，根据各家的技术特长，兼顾电池或电驱动模块，融合更多集成技术。例如，悠跑科技UP超级底盘融合高集成热管理系统和CTC电池系统；REE公司与AAM合作研发的滑板底盘，将三合一的电驱动系统直接集成至底盘平台。

b.在架构的创新上，滑板底盘在电子电气架构的创新与相关领域技术齐头并进。例如，ARRIVAL公司规划未来采用意法半导体的高性能安全车规级芯片升级平台的ECU，而悠跑UP公司的滑板底盘未来通过升级插拔环网EEA实现开发自由。

c.在产品设计上，设计底盘的过程中，底盘架构及其功能子系统不能改变，例如引入真空助力泵解决制动问题。此外，对各子系统设计后，需要运用CAE分析悬架系统，从而降低系统工作过程中的NVH。此外，全新的底盘需要对整车的质量和载荷进行精密计算，分析电动汽车前后轴载荷的分布情况，提升悬架的安全系数。

6.2.3 推进技术的商业模式维度

a.基于滑板底盘的3.0平台架构，可以支持零部件共用化和机械零件接口标准化基础上的商业模式，即现代大部分车企的商业模式。

b.基于滑板底盘开发的上车车体，同样是平台架构独立的产品，可支持各种结构的改装和物理添加配置，即借口标准化，因此满足消费者的个性化需求。例如，擁有滑板底盘的二手车在不同车主之间流转时，可以增添或删减某项车身上体部件，如天窗、冲浪板、安置箱等。

c.面向日新月异的车联网技术，在软件定义汽车的时代中，消费者可以根据需求定制软件服务。例如，在北方的客户甲需要高效的电池加热功能，以后转手卖给在南方的客户乙可以取消加热功能而订阅除湿的配置，并且面向各类消费者的形式数据支持对应的定制化需求，因此提升滑板底盘产品的商业盈利性。

7 结语

本文通过系统梳理底盘构架的演化历程，对比传统汽车底盘与新能源汽车滑板底盘在开发流程和开发模式的差异，总结滑板底盘的物理结构，归纳了滑板底盘的技术体系，并介绍了滑板底盘现今面临的挑战，研判未来其在产品、技术和商业模式上的发展趋势，得出结论如下：

a.滑板底盘可以极大降低企业开发新车型的开发周期和成本，尤其是大幅降低前期的研发和测试成本，其相关产品可快速响应市场需求，实现全新及迭代车型的批量化生产。

b.由于纯电动汽车缺省内燃机的布置，电池CTC等技术的发展，将助力滑板底盘的应用，推动底盘系统向更高程度的集成化，从而使滑板底盘适配更多的应用场景。

c.滑板底盘技术的应用将推动新型电子电气架构的发展，信号带宽、数据无线传输稳定性和系统安全性等关键问题需引起行业重视。因此，相关法规标准的提前筹划极为重要，或直接影响滑板底盘技术的演化进度。

参考文献：

[1]王志超，吉晓健新能源汽车底盘设计方向初探[J]中文科技期刊数据库（全文版）自然科学，2018（1）：365

[2]吴舒宁新能源汽车底盘设计的发展趋势研究[J]新能源汽车，2019（6）：14-15

[3]马建新，林小凤新能源汽车底盘设计的发展趋势探讨[J]汽车与驾驶维修，2017（9）：89.

作者简介：

姜涛，男，1965年生，工程师，研究方向为整车集成及能量管理技术。