本文是根據好朋友盧元甲在知乎上的LIVE課程《純電動汽車平臺與架構》整理而成，本人雖然對于電動車的NVH、強度耐久和碰撞安全性能開發都略知一二，但在整車布置和整車集成領域實屬門外漢。所以我整理的文章無法全部反映元甲課程的精華，另外不可避免的，文章里會加入我本人的一些理解和認知，疏漏之處在所難免，敬請讀者見諒。

我跟元甲在長安共事過數年，2016年下半年我們先后到了樂視汽車，就是現在的恒大法拉第未來。元甲雖年輕但極富才華，不僅精于總布置，在整車集成、性能開發和主觀評價領域都有很高的造詣。在風雨飄搖的樂視汽車，我們探討了國內外多款電動車的設計思想，特別是對特斯拉Model X和法拉第未來FF91進行了非常細致的研究。從那時起，我開始在整車架構和頂層設計的層面上思考純電動汽車的性能開發。

在進入樂視汽車之前，元甲已經是知乎上頗具影響力的專欄作者。2017年下半年他離開了樂視汽車，轉行到京東去做無人送貨車，但他始終關注汽車行業，在知乎上持續撰寫了不少極具格局和眼界的專業文章，建議讀者有時間去讀一讀。

汽車平臺，簡單來說，就是指汽車設計中可以采用的所有技術的總成。包括各種形式的懸架、車身、內飾、電器零件，也包括車輛可以采用的工藝方法。

平臺通常表現為相同或相似的系統，子系統及零部件，也就是說，平臺由一些共用件組成。利用同一個平臺，通過針對市場的個性化設計，可拓展出多個車型產品。圖1展示了著名的大眾MQB平臺，其踵點到前輪芯的距離固定，但軸距和輪距可變；動力懸置位置固定但動力系統本身可變；懸架與車身接口固定但懸架形式可變。

實際上平臺不僅指零件共用，還包括共用的總裝、焊接和沖壓工藝，也包括共用的車身主斷面結構和內外飾斷面結構。同一平臺的兩個車型，可能ABC柱的走向都不同，但是內部的斷面結構很多是一致的。

圖1 大眾MQB平臺一些技術選擇

平臺開發幾乎能夠決定企業未來10年的技術路線和產品風格，必然是企業的戰略性決策，需要在足夠高的層面進行充分調研和預研。平臺的確定不僅僅關乎產品技術方案和供應商選擇，甚至會影響生產線規劃、售后以及品牌調性。但過份依賴某個平臺也有問題，會導致企業產品升級面臨更大慣性，進而拖慢反應時間。從大眾MQB平臺的發展也能看出，近幾年出現的小偏置碰撞性能、混合動力系統、純電動化等方面，大眾車系反應是偏慢的，與平臺化帶來的設計慣性不無關系。

圖2 大眾MQB平臺未加強前指梁，不利于小偏置碰撞

那什么是車輛架構設計呢？車輛架構是某款車型上所應用的技術組合方式，這些方式可以基于平臺設計，也可以不基于平臺設計。架構設計不同于平臺設計，平臺指的是零件物理上的相同或相似，架構指的是設計理念和思路上的相同或相似。架構設計是汽車頂層設計的一部分，在架構設計層面我們需要權衡技術、市場與消費者期望和物料、研發成本，而引入的技術也可以反哺平臺或服務后續車型。

圖3 架構設計要合理組合汽車所有關鍵部件和人體

因此平臺是穩定、普適的，而架構是靈活、專一的。特定車型的架構設計在大框架上應該存在最優解。例如前橫置前驅+麥弗遜懸架組合，以及機艙縱梁+車身縱梁、門檻梁、中央通道的傳力路徑組合，已經成為傳統燃油車型的標準架構。

中國的純電動車行業，細節設計如NVH、強度分析、臺架試驗等能力已經逐漸形成，但是對平臺架構和整體設計研究依然進展寥寥，隨著汽車電動化浪潮的推進，頂層設計能力薄弱的問題愈發凸顯。

合理的電動車平臺規劃有利于充分利用電動車的零部件特點和整車總體優勢，例如成員艙空間、車身碰撞性能、更好的整車尺寸等，此外對于零部件選型和設計也有很強指導意義。開發一個平臺就可以拓展出很多車型，看上去非常美好。但是只有設計生產過多個車型后才有可能提煉出一個有效的平臺。國內電動車企業起步很晚，產品的迭代次數不足，缺乏足夠積累，這種現狀下，開發一個有足夠競爭力可多次拓展使用的整車平臺難度極大。

所以現階段國內的電動車開發，首要任務是確定一個通用的整車架構而不是開發整車平臺。應該在前期充分論證調研，跳出傳統燃油車思維的束縛，對于不適合電動車特征或者不會成為未來電動車主流方案的技術組合要大膽摒棄，以減少試錯次數。確定了一個合理的電動車整車架構，就意味著各車型有了共用的工程解決方案，這決定了該架構所有車型具有一定的性能共性，從而減少了車型開發的周期和風險。

但從最近國內純電動車開發的情況來看，現狀依舊令人失望，絕大多數車廠還在用傳統車的架構進行電動車開發。國家電動車扶植政策實施了好多年，國內依然沒有出現真正意義上純電動邏輯架構的車型，只有蔚來ES8的架構尚可一看，如圖4。而國外在沒有政策支持下，出現了特斯拉、大眾MEB、捷豹I-pace、法拉第未來FF91等設計合理的純電動架構，國內電動車企業應進行反思。

圖4  蔚來ES8的前部架構設計，包括：平衡車輪許用轉角、縱向截面積和動力總成寬度、懸置搭載形式、電機控制器掛載形式與組合方式等等

圖5展示了一些沿襲了燃油車架構的純電動汽車。對于傳統汽車廠而言，這些油改電的產品是政策催化產物，都是以自產的燃油車為基礎，底盤基本沿用，車身做適應性改進來放置電池和電機，這樣只能保證電動車的基本功能，性能則乏善可陳。對于那些新興的電動汽車廠來說，沒有過往包袱的情況下，竟然也選擇了傳統車燃油車架構，實在令人費解。

圖5 一些基于傳統燃油車架構的電動車產品

純電動汽車和傳統汽車的任務是相同的，就是快速、安全的把人和物從A點運送到B點，二者在人機工程、碰撞安全強度、底盤KC等方面的要求上也是一致的。但因為純電動車的動力系統有本質的變化，其他系統也有跟隨性變化，導致純電動車需采用不同于傳統車的架構設計。

圖6 純電動車動力傳動系統

圖6展示了純電動汽車部件與燃油車的差異。其中最主要的差異，是增加了電池系統，內燃機和變速器總成變成了電機和減速器總成。這兩個變化導致了整車架構設計上的巨大變化。例如：

1)  燃油汽車總布置時主要圍繞乘員和動力總成進行設計，電動車總布置時除了關注乘員和動力總成，還需要考慮電池，懸架和車身的布置等需要適應這幾個部分的空間。

2)  為保護電池和其它高壓電氣件，電動車的車體結構應比燃油車更剛硬。剛硬車體結構導致正面碰撞時加速度大于燃油車，對約束系統提出了更高的要求。

3)  電動汽車在傳統車基礎上增加了電池包的重量，且質心位置向下向后移動，所以后懸架負荷增大，需采用承載力更強的懸架形式和零件結構。

4)  由于電機工作靜謐特性，電子機械噪聲更易被用戶感知，所以電子真空泵、空調壓縮機等部件必須布置在合適位置，且需要控制振動噪聲的傳遞路徑。

5)  動力總成相比傳統燃油車更為緊湊，所以懸置系統抵抗扭矩的要求更高，傳統的動力總成懸置扭矩軸布置方式應切換為三點或四點質心布置方式，并采用更高剛度的懸置軟墊。

6)  動力電池應考慮為電動汽車車身的關鍵加強結構，充分利用電池包殼體和框架來提升車身的剛強度和模態，但同時要避免在碰撞工況下動力電池承受過大的載荷。

一般來說，由于動力總成尺寸減少，電動車的前懸架的設計靈活性會更大，而電動車的車身拓撲結構和后懸架設計則會面臨非常嚴峻的問題。

燃油車型的主流驅動形式為前置前驅。電動車動力總成尺寸小，從布置上來說采用前驅或者后驅都可以。榮威Marvel X、特斯拉Model 3、大眾MEB平臺等正向開發產品偏向于后驅形式，而前驅車型更多則是傳統燃油汽車改裝項目。

圖7 大眾MEB平臺采用后輪驅動形式

由于電動車電池重量較重，而電機質量較小，且一些車輛會利用后排座椅下的空間布置更多電池，導致整車質心相對傳統車輛偏后。因此前后軸荷比例會更平均，一般會在45%：55%左右，而前驅車輛前軸荷應在60%以上，否則會對爬坡、操控等能力造成不良影響。因此理論上電動車采用后驅或以后驅為主的驅動方式更為合理

為提升續駛里程，大部分純電動汽車都采用了抓地力差的低滾阻輪胎，在急加速時極易出現輪胎打滑，如果選用后驅或者四驅形式，該問題可得到有效緩解。

這種驅動形式變化與消費者預期同樣是相符的，就目前來看，消費者對后驅車的感知成本大于實際成本。因此建議正向開發的純電動車型以后驅為主要驅動方式。目前國內在后驅的設計能力上還差一些，對于適合后輪驅動的H臂懸架和五連桿懸架缺乏經驗，此項對國內電動車企業而言屬于較大的挑戰。

在純電動車動力總成尺寸明顯小于燃油汽車的情況下，純電動汽車可以增加上擺臂，也就是可以采用前雙叉臂懸架或者其衍生的多連桿懸架，從而提高前懸架的側向支撐能力和轉向性能。

由于電動車整體質心高度降低，且增加的重量在整車懸架側傾中心偏下或接近位置，因此純電動車需求的側向支撐力并不高于傳統乘用車。并且大多數消費者無法通過駕乘分辨麥弗遜懸架和雙叉臂懸架的差別。單從底盤性能方面來講，雙叉臂懸架并不是必須的，麥弗遜懸架也能滿足要求。但是，純電動車對大直徑輪胎的需求可能會更多。如圖8，由于麥弗遜懸架減震器上安裝點較高，對加大輪胎直徑限制嚴重，會對整車開發產生制約。

圖8 純電動車動力總成尺寸允許布置上擺臂，車輪偏轉角度也可以增加，降低最小轉彎半徑

如果選用單級減速器或者減速器與電機同軸輸出，由于受末級齒輪或者電機動力總成輸出軸到最低點尺寸的影響，為保證合理的離地間隙和傳動軸夾角，就需要更大直徑的輪胎支撐動力總成的整體高度，如圖9所示。麥弗遜懸架由于減震器在輪胎上部，加大輪胎尺寸會受到限制。

圖9 在電機+單級減速器或同軸輸出的情況下，相對燃油車需加大輪胎直徑才能保證較好的離地間隙

圖10展示了捷豹I-pace的前懸架，減速器采用同軸輸出方式，所以輪胎直徑明顯偏大，為了適應加大的輪胎，采用了雙叉臂懸架形式。

圖10 捷豹I-pace的前懸架

另外，由于純電動車電池的影響，整車高度會不可避免增高，造型上為保證高度方向合理的輪占比，也需要加大輪胎直徑。這也是前懸架選型的影響因素。例如圖11展示的燃油車大眾polo和電動車寶馬i3，雖然兩者高度不同，但是兩車輪占比相似，比例體態均較好。

圖11 大眾polo 與 寶馬i3 整車比例

電動車由于質量增加，也需要更大制動力，一般都需要增加更大的制動盤或者卡鉗。如果選用麥弗遜懸架，輪輞內部尺寸會成為主要限制。

因此總體來說，電動汽車前懸架選用雙叉臂形式在空間尺寸上沒有障礙，且能為后期很多設計帶來便利。

另外，懸架形式是大部分消費者重點關注項目，采用雙橫臂懸架可以提高整車溢價或者在同級車更有吸引力。我們認為目前消費者在雙叉臂和麥弗遜懸架間的感知成本是大于實際成本的，電動車設計應盡量采用雙叉臂形式懸架。

平臺是一家汽車企業的技術基礎，架構設計是一輛車的頂層設計。平臺化設計有利有弊，會增大項目慣性、減小特定項目的靈活度，需慎重考慮。國內純電動車目前的成熟度還不足以支撐平臺開發，應把精力用于整車架構設計。

純電動車架構應圍繞動力總成、電池和乘員進行設計。后驅為主的驅動形式、雙叉臂前懸架是電動車架構設計的發展趨勢。

聲明：本文主要內容由盧元甲完成，本人只做了部分修改和補充。

王朋波，清華大學力學博士，汽車結構CAE分析專家。重慶市科協成員、《計算機輔助工程》期刊審稿人、交通運輸部項目評審專家。專業領域為整車疲勞耐久/NVH/碰撞安全性能開發與仿真計算，車體結構優化與輕量化，CAE分析流程自動化等。王朋波私人微信：poplewang；加微請注明：單位+姓名。