新能源电动汽车车身形态设计研究 孙亚飞

发表时间:2020/7/14   来源:《基层建设》2020年第8期   作者:孙亚飞 许建阳
[导读] 摘要:近年来,我国对汽车的需求不断增加,新能源越来越多。
        长城汽车股份有限公司  河北保定  071000
        摘要:近年来,我国对汽车的需求不断增加,新能源越来越多。电动汽车是我国大力提倡的一种新的出行方式,是我国生态文明建设中可持续发展的一种推进方式,在现代汽车的发展中起到一个积极推动的作用,人们在选择代步工具的时候同等价位的车中选择的都是外观符合自己审美的,而电动汽车的外观造型是电动汽车市场占有率提高的重要原因。电动汽车的外观设计也是汽车生产商引导用户消费的一个重要环节,而电动汽车的外形设计逐步走向成熟,电动汽车技术的研发不断进步,车的生产与加工工艺越来越纯熟,使得电动汽车外观造型的形态元素更加丰富,不同品牌的电动汽车也有不同。
        关键词:电动汽车;设计;发展趋势
        引言
        随着社会和经济的不断发展,空气污染变得愈发严重。为了解决这一突出问题,各个城市都在大力地建设和提升公交系统,提倡人们绿色出行,以减少私家车的使用数量,进而减少大气污染。与此同时,国家和地方也积极大力推广和扶持新能源公交、公路客车,以进一步减少和降低大气污染。因此,新能源客车领域成为了时下最火热和最受瞩目的新能源产业之一;新能源客车(以下简称客车)的设计开发越来越受到行业重视。
        1车身设计要点
        本文所研究的某新能源车型充分利用原型汽油车的车身,仅更改了前机舱和侧围,以及车身地板的部分零部件,实现了与原汽油车共线生产。其车身设计主要有以下特点:1)充分利用车身原有零件,对前机舱、地板、侧围进行重新设计。2)对前端框架进行局部重新设计,满足车型的使用。3)慢充口充分利用原加油口的位置,节约成本。4)通过分析和现场验证,使两个车型共线生产。5)增加侧围装饰板,遮挡外露的电池。6)在原有车型涂胶防水技术的基础上,加强对涉水性能的提升。
        2新能源电动汽车的工作原理
        新能源电动汽车的工作原理是用蓄电池作为汽车行驶的全部能量,满足新能源电动汽车电动机和其他等零部件的供电需要。新能源电动汽车的工作原理与机制和燃油汽车截然不同,所以车身构件区别也非常明显,由于新能源电动汽车系统之间采用电路传动的方式传导能量所以汽车零部件的布置有其自身的特点。目前的新能源电动汽车市场,无论是smart电动版还是特斯拉汽车的车身都是基本沿用了原有汽车的车身,国内的几大汽车厂商相继推出的电动汽车,例如:一汽研发的B50、上汽研发的E1、E50、奇瑞研发的EQ等车型,车身形态都是沿用原燃油汽车的车身,没有根据新能源电动汽车的结构特点来重新设计,无论外部造型还是内部空间等都没有实质性的变化。
        3影响电动汽车外观的因素
        (1)材料的影响。电动汽车在设计的过程中会吸取更多新的科技,而新的材料在现代又层出不穷,对汽车的外观也产生了重大的影响,不同的材料硬度、密度等都不同,电动汽车的材料选择也相对较多,特斯拉车身使用的铝合金可以达到95%以上的回收率,铝合金的可塑性强,容易加工,成本较低,是一种选择性高的材料。还有许多的复合材料可以选择,例如碳纤维等。即使是同一类车,他的用途和性能要求不同,所用的材料也是不同的,这样电动汽车的外观也是不同的。(2)科技的影响。电动汽车在发展的过程中新的科技越来越多,新科技在在汽车领域的应用给汽车的造型带来了巨大的变革,电动汽车的发动机的布局与传统的燃油汽车不同,电动马达与车轮部分直接链接推动汽车前进,这种技术上的改变在造型上有了更大的发挥空间,丰田RT-EVII就是汽车车身的造型压缩,使车头的流线型弧度更大更好的减小了空气阻力。网络的应用成为了主流的趋势,自动驾驶,app控制,新的科技出现的给外观也带来变革。(3)色彩的影响。色彩与功能的协调是汽车设计成功的一部分,在道路的行驶的过程中要引起驾驶者的注意,这样才能在行驶的过程中保持安全。

色彩的流行程度也是一种影响,不同的色彩具有不同的心里感受,黄色具有活力感,在燃油汽车中法拉利的跑车就是很好的一个例子,跑车的外观造型运动感十足,使用黄色给人活力四射的感觉,所以色彩对汽车的外观造型也有着一定的影响。
        4新能源电动汽车车身形态设计
        4.1前端框架结合CAE计算设计
        基于平台化考虑,也为节省设计成本,新能源车身需尽可能沿用原汽油车的车身零件。某新能源车型的前端框架沿用基础车型。某新能源车采用较小散热器时,安装点由前端框架的上横梁变更至前端框架的侧立柱上,从而导致框架立柱面承受较大扭矩,安装点动刚度不足。通过CAE分析,基于与基础车型通用的原则,某新能源车重新设计了框架上安装点及框架立柱面,使其汽油车和新能源车型都达到动刚度要求,满足了汽油车和新能源车两个车型的通用。
        4.2整车骨架ECAE结构分析
        以上车身六大片设计好之后,再和底架在三维软件里模拟装配(合拢),形成完整的客车骨架结构体。至此,在设计只是完成了初步的任务,并不能马上出图及生产制造,还必须经过严格的CAE结构分析,包括强度分析、刚度分析、模态分析等,用以验证设计是否正确合理。对于分析结果,一般认为:显示没问题的地方未必肯定没问题,但是结构显示有问题的地方,大概率要出问题。这时候,就要对有问题的地方,从强度、刚度等方面考虑加强设计,最终达到出图和指导生产的技术状态。
        4.3汽车电子技术就是通过电子手段来驾驶汽车
        电子手段就是线控技术,线控技术的不断发展和在新能源电动汽车上的运用,使传统的用机械结构来传递控制信号成为过去,精确、敏感的电子传感器和执行元件将取代笨重、精确度低的机械系统,这根本性的变革,改变了汽车的操纵机构、操纵方式和执行机构。电动车引入线控技术并和燃料电池相结合,使汽车操控系统发生根本性的变革,电子控制单元负责机械转向和制动系统工作。传统的转向盘转向柱和传统的脚踏板将被替代,使车身内部空间设计有了更多的可能性。线控系统和系统的集成化所带来的优势,取代了液压体进行转动和制动,所以,省却了机械和液压连接装置,使新能源电动汽车变得更加绿色环保,维护工作更加简化,并能够减轻车身自身重量。车内驾驶盘和中控仪表板无须使用后,控制系统通过遥控柄及系统软件操控制动、拐弯和加减速等,驾驶调整简单便捷,并通过多功能液晶屏显示汽车的各种驾驶特性,并为操控系统的形态设计提供了更大的空间,对于形态和使用方式等提供了极大的可能性,中央控制台甚至可以设计成可移动式,实现前排和后排乘客都能驾驶汽车,给消费者带来更多的驾驶乐趣。
        结语
        综上所述,本文从电动汽车的受众以及品牌探讨了电动汽车未来的发展趋势,可持续的发展观是电动汽车的主要推动力,电动汽车如何比现在更加的普及,更加的贴合可持续发展是设计师应该做的,设计师通过对汽车造型的设计来贴合现在大众的的需求。电动汽车作为现代交通工具的发展方向之一,它作为一件工业产品,除了应该具有的本身的物理功能之外,还应具备相应的审美功能。所以未来电动汽车的造型设计也会不断完善和更加的精细,最终体现出同于燃油汽车的未来特征。
        参考文献:
        [1]诸葛晓宇.电动汽车车身造型设计研究[D].武汉理工大学,2013.
        [2]王洋涛.家用电动汽车车身外观造型设计研究[D].燕山大学,2015.
        [3]班婧婕.湖大电动汽车外观造型设计研究[D].湖南大学,2014.
        [4]周苏.电动汽车简史[M].上海:同济大学出版社,2010.
        [5]陈晓皎.环境系统约束下的汽车造型设计研究[D].吉林大学,2012.
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