小型电动汽车通用线控底盘（带增程器的电动微型车底盘设计）

0 引言

众所周知，近几十年来，受能源日益枯竭、油价不断上涨、全球变暖等问题的困扰，新能源汽车作为未来的发展方向已是不争的事实。然而随着纯电动汽车遭遇续驶里程不足的瓶颈，燃料电池汽车发展因需要大量与之配套的造价昂贵的氢气充电站而时机不成熟。国内外专家学者都纷纷认为带有增程器的电动汽车有望在几年后得到广泛的推广使用［1］ 。

我国传统汽车技术较世界水平差距很大，大力发展新能源汽车为我国汽车行业带来了发展机遇，是实现跨越式发展的最好途径。然而新能源汽车底盘设计与传统汽车相比有大量的全新设计理念，本文中应用氢燃料电池及锂电池取代传统汽车的发动机作为汽车的动力源，尤其是轮毂电机的采用，使得汽车的布置结构更加合理和紧凑。本文在已经开发的原型样车的基础上主要介绍带增程器电动微型车(RE-EV)的底盘设计，详细介绍该车的设计理念及实际应用。

1 RE-EV 的特点及主要参数

1．1 特点

增程式电动汽车( RE-EV) 是一种特殊的混合动力电动汽车，本项目中用蓄电池和氢燃料电池系统作为驱动装置的动力源，分割了用电与用氢气的时间。电能是驱动增程式电动汽车的主要能源，氢气则是它的备用能源，在锂电池有电的时候，RE-EV 工作在纯电动模式下，如果是传统电动车它在行驶途中蓄电池电能突然耗尽，驾驶者将对此束手无策。而增程式电动汽车有氢气作为备用能源，不依赖于专业的充电站，驾驶者可以安心从容地驾驶。将小功率燃料电池系统作为增程器是解决电动汽车续驶里程不理想的可选方法之一 ［1］ 。本项目增程式电动汽车就是基于这种理念下设计开发的。增程式电动汽车主要由蓄电池驱动，具备纯电动汽车的低噪声、零排放、综合利用能源、行驶成本低等特点 ［3］ 。而且因部件可以实现快速插拔，用户可以根据使用的需要灵活地选择加装或不加装该部件，这样使得 RE-EV 的应用范围得以扩大，免去以往的用户因买电动车后因续驶里程不足不得不买第二台车的窘境。

2 RE-EV 的底盘设计

2．1 RE-EV 底盘

RE-EV 底盘设计分为双横臂悬架-螺旋弹簧-电动轮模块、转向系统、制动系统、车架和增程器 5个部分，除制动系统部分未能在图中显示，其余部分如图 1 所示。

2．2 双横臂悬架-螺旋弹簧-电动轮模块

RE-EV 采用四轮独立驱动，前后通用的双横臂悬架-螺旋弹簧-电动轮模块，它由双横臂悬架、螺旋弹簧、减震器、制动盘(钳)直流无刷电机、车轮组成。集导向承载、减震、驱动、制动为一体多种功能，减少了悬架和电动轮关键零部件种类，有利于降低制造成本。且利于提高操纵稳定性和平顺性［4］ 。主要结构如图 2 所示。

部分关键参数的确定 :减震器中心距的长度 287 mm，阻 尼 筒 直 径 Φ42 mm，拉 杆 直 径Φ12 mm。

2．3 转向系统

RE － EV 采用齿轮齿条式转向器，该转向器由与转向轴做成一体的转向齿轮和常与转向横拉杆做成一体的齿条组成。与其他形式的转向器比较，齿轮齿条式转向器最主要优点是:结构简单、紧凑;壳体采用铝合金或镁合金压铸而成，制造成本低。该种转向器质量小，效率高，利用装在齿条背部、靠近主动小齿轮处的压紧力可以调节弹簧，能自动消除齿间间隙。简单参数介绍［6］ :转向器的长度为 320 mm;转向横拉杆的长度为 288 mm;转向器与前桥距离为 80 mm。

2．4 制动系统

RE-EV 采用浮动钳盘式制动器，该制动器优点:仅在盘的内侧有液压缸，轴向尺寸小，利于布置，没有跨越制动盘的油道，气化可能性小，成本低，浮动钳可兼用驻车制动 ［5］ 。

(1)参数介绍。制动盘直径 D:为轮辋直径的70% ～79%，D =220 mm。摩擦衬块外半径 R2 与内半径 R1，1． 27 ＜ R2/R1 ＜ 1． 5。制动盘厚度 h:采用通风式制动盘，h =4 mm。(2)计算。满载制动时制动器所需的制动力矩:

2．5 车架

承载式框架结构:具有加工制造简单，实用性和经济性好，其较好的刚度和强度，可以适用于低速车，且方便整车的布置。结构如图 3 所示。

2．6 增程器

RE － EV 的增程器分为电源变换系统及稳压系统子模块，燃料电池系统及其控制系统子模块和氢气系统子模块。其结构如图 4 所示［7］ 。

其中电源变换系统及稳压系统主要由主 DC-DC、继电器、电压传感器、电流传感器、压力传感器、控制器铝盒、控制器接插件集合而成。燃料电池系统及其控制系统子模块主要由电堆、电池阀、单片检测接头、电堆控制器、电堆输出端导线、电堆控制器、燃料电池风扇DC-DC组成。氢气系统子模块主要由氢瓶、氢气管路、减压阀、氢传感器集成。

基本尺寸:长 ×宽 ×高:(930 ×850 ×325 mm)。增程器总成分成 3 个模块，每个模块之间可以实现快速拆装，并用锥形定位元件和锁紧定位销实现快速定位，经现场真人演示，整个拆卸和安装过程都不超过 3 min。唯一美中不足是，整个拆卸和安装过程中，需要 2 个人才能简单方便地拆装，希望以后随着集成度的提高，可以达到由 1 个人独立完成拆装工作。

3 结语

带增程器的微型电动车在今后3 ～ 5年必将大力发展，其创新式的底盘设计因缺乏充足及成熟的车型参考，对设计者是个巨大的挑战，本文以RE － EV 开发的实例介绍一款新的底盘开发与设计，希望能为后来的设计者提供一些参考意见。

,