Canoo的一体化电底盘设计
12月26日,国内将首发一款电底盘样车,这表明国内在一体化电底盘领域的产业化进程会比预期的要快得多,尤其是在非乘用车领域,一旦得到突破,会直线加速推进。
马斯克在今年的Battery Day上展示了特斯拉未来的电底盘技术(称之为Structure Battery);
宁德时代也在今年对外公开了他们CTC的电底盘技术计划,并预计在2030年之前量产;
现代汽车在今年宣传将与Canoo联合开发新一代的电动汽车平台;
Canoo作为全球首个推出量产一体化电底盘车型的企业,随着它的上市,也将会进一步推进该领域的技术进步。
就目前的信息来看,CTC将沿着两个路线展开:一是电芯直接集成到底盘,这个在方形电芯、大的圆柱电芯如特斯拉的4680上会更容易实现;另外一个是模组集成到底盘,这个其实也是Canoo的方案,就像之前的文章所分析,模组到底盘的集成可能会率先得到更广泛的应用。
我们这里重点来看Canoo电底盘的两个方面的设计:一是电底盘支架结构;二是模组到底盘的集成。
电底盘可能不会直接像很多人想像中的那样,如IPHONE一样,一块铝板,在中间挖出个空间,就把相关的器件布置上去了。它仍会以结构支架或拼接的方案首先出现,这样降低了整个电底盘的制造难度,同时也利于轻量化。所以,承载整个车身、以及电池系统、驱动系统等的底盘支架就尤为重要。
Canoo的底盘支架结构如下所示,从轴向上来划分,分为三个部分:前舱空间、中间区域和后舱空间。这三大空间通过左右两个支架纵梁,以及从头到尾的几根横梁来实现。
这个支架的实现对于当前的整车企业来说,应该不是个问题,主要是根据自己的车型,如何来划分,同时要保证安全。Canoo在布置模组的区域增加了两个纵梁,以增加整个底盘的刚度和强度。
这个电底盘不仅要能够将电池系统集成进去,还要把电机电控,线控,以及悬控系统集成进来。按照Canoo的构思,理想的状态下,电底盘应该把所有不需要人来互动操作的功能都集成到底盘上,这样能最大限度的减少车身与底盘的物理性连接,从而增加底盘的适应性,降低制造的复杂度。但实际情况还不能完全做到这一点。
这里有关结构件的衔接、悬控系统的集成等等不做深入阐述。
接下来,看下模组与电底盘的集成。Canoo采用的是2170电芯,将模组布置在电底盘中间,由纵横梁构建的隔间内,在具体的摆放方向上,可能有两个方向:前后四个模组沿轴向、中间四个模组沿横向。
模组沿着轴向方向进行布置,这样可以作为底盘的纵向结构件,增强底盘的刚度,以抵抗在前后碰撞时造成的形变;同样,中间的模组横向进行布置,可以增强在侧碰时的刚度,抵御侧碰带来的形变。
由于没有原来的电池箱体,所以对模组的密封与防护由支架的上盖和底板来完成,他们将支架与模组密封起来。为了加强对底部冲击的防护,可以在底板的外面增加一层底部防护板,这当然会同时增加整车的重量,要平衡安全与能效做出选择。
由于密封的需求,所以上盖与车身的物理性连接是一个难点,尤其是与电池系统所在的中间区域。
Canoo选择这种模组集成到底盘的路线有其客观原因,他们采用了2170圆柱电芯,对于80kWh左右的电池系统就需要上千个,所以直接集成到底盘带来的工作量就是巨大的;此外,这也是他们出于模块化的一个考虑,以模组为单位进行配置和维护,便于匹配不同的续航需求,如果模块化设计的好的话,就很类似以模组为单位的快换。
搭建一个结构硬件的底盘是电底盘的基础,是重要的一步,也是一体化电底盘的共性关键技术之一,其他的关键性技术包括:
悬架系统;
线控技术;
无人驾驭。
将更多的功能集成到底盘上,最大限度的释放车身的复杂度来空间,是电底盘集成的重要方向和基本理念。在非乘用车领域,如高速的商用车、机场摆渡车等,低速的场地车,这个技术有很明显的优势:快速地降低成本和开发周期。
至于在人的出行方面(乘用车领域),Canoo所面临的非技术性问题在于人们对于共享汽车的接受度和意愿,这其实是汽车拥有权和使用权二者在未来的一个PK。
(参考材料上传在知识星球:知化汽车的百宝箱。)
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