為了滿足轎車高速行駛及良好操穩(wěn)的要求,轎車的離地間隙很小,一般在120mm左右。作為燃料動(dòng)力電池轎車其電堆布置在中央地板下方,即使將中央地板上移或通過(guò)更改前后懸架支撐彈簧的強(qiáng)度,使整車抬高,也會(huì)影響到整車的最小離地間隙使整車的通過(guò)性受到很大的影響。

3·5舒適性的影響

按照人機(jī)工程的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)坐姿各角度參考值如表3所示。電堆布置在中央地板下方,由此出現(xiàn)地板的上移占用了后排乘員的腿部空間,造成乘員腿部彎角較小,長(zhǎng)時(shí)間乘坐會(huì)很容易出現(xiàn)疲勞感?？梢?jiàn)針對(duì)燃料動(dòng)力電池轎車的電堆的布置較理想的布置空間應(yīng)考慮布置在發(fā)動(dòng)機(jī)艙。

關(guān)于儲(chǔ)氫系統(tǒng),目前世界上通用的是采用氫瓶?jī)?chǔ)存方式。各大公司的燃料動(dòng)力電池汽車普遍采用布置于后備艙的方式,考慮到氫瓶安全問(wèn)題,儲(chǔ)氫裝置必須與乘客艙隔離。該品牌燃料動(dòng)力電池轎車平臺(tái)車的行李艙空間為432L,而布置氫瓶后只能放置3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)手提箱,有效空間縮小為165.5L,而消費(fèi)者一般對(duì)行李艙還是有一定要求的,因此儲(chǔ)氫系統(tǒng)的布置也是將來(lái)要解決的問(wèn)題。

3·7散熱性能的影響

該燃料動(dòng)力電池轎車的散熱問(wèn)題也直接影響著電堆系統(tǒng)性能。因此其對(duì)前端散熱模塊的風(fēng)扇性能及散熱器的尺寸空間有著較大的要求。針對(duì)其緊湊的前艙空間布置,必須考慮好散熱性能的要求。布置中一般可通過(guò)兩種方式來(lái)提高散熱性能:一是新增進(jìn)風(fēng)面積,即擴(kuò)大前保險(xiǎn)杠進(jìn)風(fēng)口的面積;二是合理布置前艙中的其他部件以保證散熱器后方留有足夠的空間及氣流通道以新增散熱能力。

3·8整車安全的影響

整車安全分為主動(dòng)安全與被動(dòng)安全。其中碰撞安全是衡量被動(dòng)安全的一項(xiàng)重要指標(biāo)。對(duì)燃料動(dòng)力電池汽車而言,由于儲(chǔ)氫裝置布置在后艙,在所有的碰撞試驗(yàn)中,后部碰撞必須檢查后艙變形及儲(chǔ)氫系統(tǒng)是否完好。圖3、4分別為碰撞前后的比較圖片。表4列出了碰撞氫瓶在3個(gè)方向的位移量。從分析結(jié)果可見(jiàn)碰撞中氫瓶受到擠壓,而且氫瓶的位移較大,由此將導(dǎo)致氫瓶破損及氫瓶硬管路接頭受到破壞,給整車安全帶來(lái)嚴(yán)重的安全隱患。

4、燃料動(dòng)力電池轎車整車平臺(tái)發(fā)展方向的建議

綜上所述,燃料動(dòng)力電池動(dòng)力系統(tǒng)若要很好地在整車上進(jìn)行應(yīng)用,至少在以下幾個(gè)方面進(jìn)行適應(yīng)性開(kāi)發(fā),以推動(dòng)燃料動(dòng)力電池轎車產(chǎn)品化的進(jìn)程。

4.1車身架構(gòu)的適應(yīng)性開(kāi)發(fā)
車身系統(tǒng)由現(xiàn)在轎車普遍采用的承載式車身更改為半承載式的車身或者適當(dāng)新增中央通道的寬度。半承載式車身在燃料動(dòng)力電池轎車的總布置中具有更加靈活的優(yōu)勢(shì)。首先,采用半承載式的車身平臺(tái),可以有效解決高壓電線的安全走向空間問(wèn)題;其次,可以有效利用高度空間,在電池或氫瓶技術(shù)有所突破的情況下,可以將動(dòng)力蓄電池或者氫瓶進(jìn)行前移,在不犧牲離地間隙的情況下得以解放后備艙的空間及提高碰撞的安全性。

4.2底盤(pán)系統(tǒng)的適應(yīng)性開(kāi)發(fā)

影響燃料動(dòng)力電池轎車整車水平提高很重要的因素是該動(dòng)力系統(tǒng)的集成度低。燃料動(dòng)力電池堆布置在前艙是燃料動(dòng)力電池轎車發(fā)展的必然方向。目前某品牌插電式燃料動(dòng)力電池轎車已經(jīng)初步實(shí)現(xiàn)燃料動(dòng)力電池堆及其控制單元集成設(shè)計(jì),布置在前艙中。由于前懸尺寸并未調(diào)整,所以前艙布置還是非常緊湊的。在前艙空間不減少的情況下,將前懸架的長(zhǎng)度適當(dāng)新增,以利于驅(qū)動(dòng)電機(jī)及減速器高度降低和新增燃料動(dòng)力電池堆的有效空間。前艙質(zhì)心的降低有利于碰撞的安全性。其次轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可采用EpS電動(dòng)轉(zhuǎn)向,較現(xiàn)在使用的EHpS電液轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將大大節(jié)省前艙的空間,降低總布置的難度。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,在底盤(pán)技術(shù)上配合承載式底盤(pán)的線傳動(dòng)操控系統(tǒng)一旦可以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用,將大大新增整車可用空間,高度集成的燃料動(dòng)力電池系統(tǒng)將可布置在底盤(pán)框架中,燃料動(dòng)力電池轎車的整車設(shè)計(jì)水平將有一個(gè)很大的提升。

4.3燃料動(dòng)力電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)集成化設(shè)計(jì)

其中重要是要解決電堆目前偏平化的設(shè)計(jì),進(jìn)行集成設(shè)計(jì),將其控制系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)進(jìn)行集成,采用框架設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),將動(dòng)力系統(tǒng)重要部件,如冷卻水泵、風(fēng)機(jī)、控制單元等進(jìn)行前艙集中布置。采用此方法可以解決乘員乘坐舒適性以及實(shí)現(xiàn)合理分配前艙流場(chǎng),這將在很大程度上改善燃料動(dòng)力電池轎車散熱能力。

4.4儲(chǔ)氫系統(tǒng)的布置解決方式

首先在目前國(guó)內(nèi)儲(chǔ)氫瓶的規(guī)格狀態(tài)下,改變現(xiàn)有的氫瓶布置方式,將儲(chǔ)氫系統(tǒng)包括管路進(jìn)行集成模塊化設(shè)計(jì),裝配采用模塊化裝配。對(duì)儲(chǔ)氫系統(tǒng)模塊的碰撞安全進(jìn)行整體整體考慮,后端新增防撞梁,氫瓶的安裝改變?cè)瓉?lái)的方鋼矩形框架,采用H型的高強(qiáng)度托臂梁。仿真結(jié)果顯示,此種方式后部碰撞非常理想,氫瓶及管路系統(tǒng)沒(méi)有受到破壞。其次,當(dāng)氫瓶規(guī)格可以按照客戶要求進(jìn)行設(shè)計(jì)生產(chǎn)時(shí),結(jié)合滑板式底盤(pán)平臺(tái),氫瓶將可能實(shí)現(xiàn)前移,有效解決后碰撞的安全保護(hù)及行李艙空間問(wèn)題。

5、結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合某品牌燃料動(dòng)力電池轎車總布置設(shè)計(jì)中的幾個(gè)重要參數(shù),分析了燃料動(dòng)力電池轎車總布置設(shè)計(jì)中存在的若干問(wèn)題,提出了燃料動(dòng)力電池轎車開(kāi)發(fā)中總布置設(shè)計(jì)中的一些開(kāi)發(fā)方向及措施,對(duì)后續(xù)燃料動(dòng)力電池轎車總布置設(shè)計(jì)的改進(jìn)及提升整車性能指標(biāo)具有一定的參考用途。

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