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滑板底盘是噱头还是未来?深度分析新能源汽车滑板底盘技术

时间: 2025-01-16 03:44:41 来源: 竞技宝下载官网

  滑动底盘是专门为电动车设计的一体化底盘架构,将制动、悬架、电动传动系统和电池等部件提前整合在底盘,车企可依据市场需求快速打造不同车型。

  滑动底盘主要结构特征有:与整车相关的核心控制模块集成在底盘;可实现上下车体分离;整车实现全线控;降低研发成本,在合理价格内切换不同车身。

  早在2002年,通用汽车就提出了“滑板底盘”概念,并率先融合到一台名为Hy-wire的概念车上。到2021年,美国滑板底盘公司Rivian的成功上市及在长期资金市场的优异表现,带动滑板底盘概念彻底“破圈”,也引得慢慢的变多的企业关注滑板底盘技术,带动其走向主流。

  第一,底盘高度集成化,集动力系统、控制管理系统、热管理等多模块于一体,未来有望进一步融入无人驾驶、智能网联等更多尖端模块。

  第二,全线控系统和集成化的电子电气架构,车辆的加速、制动、转向等操作均通过线控方式实现。控制器和执行器之间通过电信号控制无需采用硬性连接,此外,全线控的实现将高度依赖于集成化的电子电气架构。

  第三,车身与底盘分体式研发,车身与底盘上下分离解耦开发,支持独立开发迭代。上部厢体支持多种不同结构及样式,进行个性化设置;底盘部分单独开发及迭代,只需定义好与上部厢体之间的各类接口。

  滑板底盘大多分布在在智能纯电动车型领域。从系统上讲,由传动系、行驶系、转向系、制动系、驱动系(包含三电系统)五部分组成;

  从功能上讲,包括驱动、供电、配电、制动、转向、驻车、通信、计算、感知类冗余(依据需求)等;

  滑板底盘有三个特点:车身和底盘分离、高度集成化,接口标准化。在滑板底盘的结构中,车架、悬挂、电池、电机、电控全部集成在了一个类似于滑板的地盘上,上面安装不同的车身和座舱。

  滑板底盘包括目前底盘上的机械结构件和电子结构件,滑板底盘=软件+硬件+设计一体化,集成度较高的大零件。模块划分为前中后三模块:前桥:悬架、副车架,电机、电驱动、转向机;中桥:电池、热管理及相关零部件,防撞设计;后桥:悬架、副车架,电机。

  零部件划分为两大类,最重要的包含机械类金属件和电子结构件,故而在做滑板底盘的供应商也有两大类。

  滑板底盘(skateboard):一种非承载车身结构,核心理念是上下分体式开发,通过在底盘上集成整车动力、制动、转向、热管理和三电,从而形成独立的动力系统,实现上下车体解耦。

  滑板底盘是当前汽车行业最重要的革命性技术之一,其最大的特点是上下车体解耦,从而大幅度缩短整车研发周期;因此,滑板需要搭载非承载式车身结构和线控底盘,为便于上装,底盘不能占据过多纵向空间,“三合一”等集成式电驱系统成为必需;

  滑板底盘的简单定义为:滑板底盘=非承载式车身+电池/底盘一体化+线控转向/线控制动。

  现阶段电池集成存在两种结构:MTP和CTP。MTP是传统的电池包形式,需要依次完成电芯、模组、电池包的集成,强度高、比能低。CTP省去了中间的模组环节,电芯直接成组为Pack,分为大模组方案和无模组方案,分别以宁德时代和比亚迪“刀片电池”为代表,两者的CTP技术已在2021年新能车销量TOP10中渗透了4成,慢慢的变成为主流;

  CTC直接将电池装配在底盘,本质上是底盘平台化的思路。在MTP到CTC的演进过程中,逐渐实现了空间利用率提高、电池的电量增加、零部件成本降低。

  CTC技术具有先进性,CTC方案的空间利用率最高,在现有电池本身技术不变的条件下,CTC是最有效的提升电池容量的方案;

  其次是底盘结构的兼容性,电芯需要成为结构件一部分,滑板底盘具备独立的结构和强度,电芯需要承载载荷更小;

  CTC本质上就是底盘平台化的思路,理论上电量能在现有底盘技术上提升5%,持续提高汽车电气化程度。

  2021年12月,宁德时代在苏州成立了新安能源,主要布局电动底盘。宁德时代计划将在2025年前后正式推出第四代高度集成化的CTC电池技术,并于2028年进一步升级为第五代智能化的CTC。

  比亚迪的“刀片电池”也与滑板底盘技术不谋而合,“刀片电池”的集成方式已经带有了一定的滑板底盘特色,即少用或不用模组,直接通过导热结构胶把电芯和底盘结合起来。

  为了实现上下分体式造车,滑板底盘一定要采用全线控的方案,将制动、转向等以线控的方式集成在底盘上,这样才可以实现车身和底盘的分离,上下车体的全面解耦;“线控技术”就是“电控技术”,用精确的电子传感器和电子执行元件代替传统的机械系统。

  线控制动(Brake-by-Wire)将原有的制动踏板用一个模拟发生器替代,用以接受驾驶员的制动意图,产生、传递制动信号给控制和执行机构,并根据一定的算法模拟反馈给司机。线一级方程式中使用多年,其最大的优势是电子传输速度快,从踩下刹车的一刻起,刹车就开始工作,比传统的机械力传输要快。

  线控转向(Steer-by-Wire)系统移除了方向盘和转向轮之间的物理运动装置,采用总线技术传递转向命令,其传动比就能随意设置,能够轻松解决机械式转向系统中存在的“轻”与“灵”之间的矛盾。2014年,日产和Koyaba合研的线控转向技术应用于量产车型InfinitiQ50,这改变了延续多年的汽车机械转向历史,实现了方向盘和车轮的完全解耦。

  滑板底盘虽然不等于非承载车身,但是存在一些相似性:首先,在生产制造上都实现了上下车体解耦,底盘通用性高;其次,都具备刚性,生产制造耗费钢材比承载式车身更多;最后,都实现了动力系统+转向系统+制动系统的集成;

  第二,滑板底盘实现了电池、电机与电控三电系统的集成和通信软件智能解耦开发。

  对于电动车来说,质量大重心高的发动机总成被质量和体积更小的三电系统取代,非承载式车身的重心高问题逐渐缓解;同时在集成了三电、转向、制动和热管理系统的滑板底盘上,在设计概念中需要起承载一定的刚度的作用,借鉴非承载式车身的结构要点在滑板底盘进行融合设计,能够起较好的互补作用。

  综合来看,滑板底盘是无人驾驶、电子电气架构升级、整车电动化、集成化造车等因素综合催化下的产物,是电动智能浪潮下具有发展前途的黄金赛道之一。

  成本降低:滑板底盘具有高集成度、高通用率等优势,可实现车身与底盘分离解耦开发,缩短研发周期,降低研发成本,能够适配多样化的车型开发需求,系统部件高度集成于底盘上可为上部车身研发预留更多空间。滑板底盘可实现车身和底盘的分离,上下车体独立开发。车身与底盘一体的新车研发周期长,难度高;车身与底盘分离解耦开发,缩短研发周期。汽车行业新入局者若前期自己开发底盘会消耗大量资金,若采用第三方底盘可降低研发成本,更快推出产品。

  可以从两个角度将成本摊薄:从滑板底盘自身的bom成本看,由于零件、系统标准化,大规模量产能够减少相关成本;滑板底盘作为标准化平台可以适配多个车身从而使成本降低,这在某种程度上预示着车身供应商可以针对不一样场景、用户、任务在相同的底盘上做不同的上层车身设计。

  车身空间得到释放:滑板底盘的上表面做的十分平整,不会侵入到车身。整个车舱的内部实际可利用空间明显增大,以A级车的轴距,实现C级车甚至D级车的腿部空间享受。

  高通用率,满足多种车型需求:滑板式底盘平台能适配多种不同的车型,迅速满足多元化车型需求,应用于乘用车、皮卡,甚至商用车领域,实现“一底盘多用”,满足多种场景需求。

  高度集成化,预留更多空间:滑板式底盘平台高度集成化,为上部车舱保留更多空间,将电池、传动系统、悬架、传动、制动等系统部件提前整合在底盘上,为上部车舱的开发提供更多可能。

  需求场景明确,智能车新玩家:科技型公司:华为、小米、亚马逊、百度等,大部分是强科技或品牌属性,他们优势是具有大数据、软件、无人驾驶等技术能力,或者消费品牌影响力;缺失的是汽车大规模制造的机械化和工程化能力;而且,这一些企业本身对造车没有历史包袱也不会被固有的思维模式限制,反而对电子类的硬件制造方式更熟悉;无人驾驶行业玩家:京东、阿里、美团等;L4级以上的无人驾驶车辆,由于是AI司机,相当一部分的人类驾驶员比较在意的主观驾乘体验的维度重要性下降,这一点更加有助于去做底盘的通用性。亚马逊要采购的Rivian的物流车,就是采用的通用“滑板底盘”。

  不同级别、不一样的品牌车型底盘的差异化加大了底盘标准化的难度,且拥有成熟汽车制造经验的车企以底盘作为自身的核心技术之一,直接转变开发模式或采用第三方滑板底盘的意愿较弱。此外,滑板底盘的高集成化更易牺牲舒适性调校,加大智能化趋势下集成式EE架构的开发难度,底盘后期的维修难度及费用也更昂贵。

  电芯一致性:采用CTP和CTC技术的电芯可以由几个较小的电芯一个接一个地串联起来,电芯由于充放电膨胀造成的形变和散热性能变差,强度和刚度系统模块设计都需系统性开发,如何监控并控制每个电芯的充放电状态对电池管理系统BMS提出了更高的要求;

  滑板底盘或难融入成熟车企的研发制造体系:线控技术将原本的机械结构以电子信号的形式取代,这要求电源系统一定要保证绝对稳定,其次总线通信系统一定要具有容错能力;传统车企大象转身难:从落地场景看,滑板底盘技术对于电气化转型困难的边缘小型传统燃油车企、产品矩阵较为单一的造车新势力、寻求跨界造车的玩家、无人驾驶相关的领域均有相应的吸引力;但对于传统车企有丰富的底盘和造车技术,体制成熟,开发模式转型的沉没成本高。新造车势力以技术,生态和服务打造差异化产品,采用高通用率的滑板底盘的意愿不高。底盘作为车企各自的核心技术,采用第三方滑板底盘,易对车企自身的技术及供应链产生冲击。成规模的主机厂不愿意将底盘的生产外包,因为会对自身的研发体系有很大的干扰。底盘外包对于生产、物流是颠覆,传统主机厂会排斥这种削弱自身产业链地位的新模式。

  一体化化压铸:滑板底盘的生产所需一体化压铸。而一体化压铸存在没办法避免的一些缺点,如维修难度大,通用性差,压铸集成度高意味着拓展性差,这和滑板底盘可扩展,个性化的需求显然是矛盾的。

  底盘标准化难度大:目前汽车行业中不同级别车型或不一样的品牌的底盘差异化较大,底盘标准化难度大,不一样的品牌以差异化底盘技术打造个性化产品。不一样的产品定义的车、不同定价区间的车,是否能匹配到一套底盘上。

  滑板底盘或难融入成熟车企的研发制造体系:底盘作为车企各自的核心技术,采用第三方滑板底盘,易对车企自身的技术及供应链产生冲击。

  底盘工程作为整车的基础,在前端影响使用者真实的体验,在后端决定商业效率。所以能预见企业在选择滑板底盘时会非常谨慎。

  滑板底盘的实现难点与挑战:不同级别、不一样的品牌车型底盘的差异化加大了底盘标准化的难度,且拥有成熟汽车制造经验的车企以底盘作为自身的核心技术之一,直接转变开发模式或采用第三方滑板底盘的意愿较弱。此外,滑板底盘的高集成化更易牺牲舒适性调校,加大智能化趋势下集成式EE架构的开发难度,底盘后期的维修难度及费用也更昂贵。

  滑板底盘的应用前景展望:从落地前景来看,滑板底盘技术对于电气化转型较为困难的边缘小型传统燃油车企、产品矩阵较为单一的造车新势力、寻求跨界造车的玩家、无人驾驶相关以及商业用车等领域均有相应的吸引力;但对于主流大型车企来说,机会比较小。国内也有头部车企会在近期新产品上使用滑板底盘,不过在宣传上并不会使用滑板底盘的概念,但完成的事情是相同的。