北京中职北方教育科技有限公司
当前位置:首页 > 知识百科 > 正文

系统解读“滑板底盘”:滑板底盘的分类及代表玩家

发布日期:浏览量:904

导读:为了能够更好地满足纯电动车型的需求,能够更快地开发出新车型,主流车企以及初创公司纷纷把眼光投入到能够模块化配置的滑板底盘领域,一场滑板底盘的混战即将拉开帷幕。本文尝试分析下各家滑板底盘的最新进展,以及为什么大家选择了这条路。

1.前言

最近几年,随着新能源车的竞争越发激烈,各家厂商推出的新车型迭代速度也越来越快,以前传统车企每3-5年出一款新车型的节奏已经越来越跟不上时代的发展,以及传统车企基于现有燃油车底盘修修改改而来的纯电动车型陆续推出市场后,也面临水土不服。

基于这个现状,为了能够更好地满足纯电动车型的需求,能够更快地开发出新车型,主流车企以及初创公司纷纷把眼光投入到能够模块化配置的滑板底盘领域,一场滑板底盘的混战即将拉开帷幕。

本文尝试用分析下各家滑板底盘的最新进展,以及为什么大家选择了这条路。

2.滑板底盘的缘起

图1.滑板底盘示意图(来源于百度图片)

何为滑板底盘?简单来说,就是把安装在底盘里面的转向模块、制动模块、三电模块,悬架模块等进行模块化布置,这些模块通过车架来连接,从而可以根据不同车型的要求,较为便利地变更相应模块,进而达到缩短开发周期的目的。只是说它这个底盘,作为一个整体做得比较光滑,和传统底盘造型完全不一样,所以得名“滑板底盘”。从根本上来看,它是纯电动底盘平台的一个分支。

那么最早是哪一家公司提出类似的概念呢?

2002年,通用汽车发布了AUTOnomy概念车(后来被命名为Hy-wire车型),并被《时代周刊》授予2002年“最酷发明奖”的荣誉。这款车是氢能+线控底盘的车型,当年代表着通用汽车对未来汽车的定义,给公众带来了对未来汽车可实现的冲击。

图2.  通用汽车概念车型Hy-wire(来源于Microsoft Bing)

他的出现具有两个跨时代的意义。一是,它把用于航空技术的线控系统用到了汽车上,从而摒弃了传统的机械液压转向、制动等操纵机构,转为使用电子信号控制,再加上把氢燃料技术集合为一体,使得汽车内部空间以及车身外型发生了根本性的变化。二是,氢能源落地乘用车,对保护环境有重大意义。

图3. 通用滑板底盘内详细布局(来源于Microsoft Bing)

话不多说,我们还是回到底盘这里,上图是通用汽车底盘的介绍图。这个底盘第一次比较系统地把电池系统、控制系统、热管理系统和轮毂电机等各个系统模块化进行布置。

图4. 通用滑板底盘实拍图(来源于Microsoft Bing)

由于动力系统的绝大多数负载都被均匀地分配在底盘的前后端之间,车辆的总体重心得以降低,由此,轿车被赋予更出色的操控性能,并可在最大限度增加车身高度的同时仍保证良好的抗侧倾性能,从而大大地提升了车辆的整体安全性。

图5. 通用滑板底盘和全新车身(来源于Microsoft Bing)

通用汽车也同时采用了全新的车身设计,车前后均采用透明玻璃制作,驾驶员的视野更开阔了,由于没有发动机以及传动系统,所以驾驶舱内布置非常前卫。

图6. 车内布局图(来源于Microsoft Bing)

底盘和车身之间,通过通用接口来实现电器链接,机械连接是依靠车身上的10个连接件,从而能够达到快速拆卸的要求。虽然这款是概念车,但也开启了后续底盘和车身分体式设计的先河。

3.滑板底盘兴起的原因

刚说到2002年通用的这个概念车发布后,在汽车行业引起强烈的反响,其实当年滑板最初的概念只是仅用8个螺栓来固定车身,以便可以将其抬起并更换维修,甚至是其他所需设备。

除了用电动传动技术和电池组取代传统发动机的明显优势外,平台发展的真正原因是线控技术的实用性。电机的电子控制、转向、制动、悬挂的电子控制技术的成熟,使得这些传统机械部件可以相互分离,从而使得平台更加灵活,而不再受限于由变速箱或者转向管柱所决定的设计范围。

图7.传统底盘改制新能源(来源于百度图片)

后来特斯拉modle S也采用滑板设计,大众MEB平台等也都是基于通用汽车申请的滑板技术专利的技术上开发的。随着这些专利的失效,其他滑板系统也呈现出爆发式的增长。

类似初创公司专注开发滑板作为平台,整合电池系统,总成,线控技术,以更灵活地应对多个市场,还有一些公司开发这类技术,将其授权给主机厂,来加速从燃油车向纯电动汽车转变。

4.滑板底盘的分类及代表玩家

到今天为止,随着电动化,电控化的日益成熟,各大厂家都或多或少地发布了各类滑板底盘,虽然有些传统车企没有像初创企业那样,明确定义该平台就是滑板底盘,但是也都是滑板底盘的范畴类。

业内现在主要存在以下几类玩家:传统主机厂,初创造车企业,零部件供应商。

4.1.传统主机厂

该类企业对外宣称的都是电动化平台或者共通平台,很少特意用滑板底盘这个词汇来描述。

那么我们来盘点下头部企业的产品。

大众MEB平台

相信大家对大众的MQB平台应该很熟悉,从MQB平台推出后,每一款车都感觉似曾相识,而大众也从模块化生产组装中,享受到了低成本、高效率的优势,使得大众在最近几年一直都是高歌猛进。

那么MEB平台又是什么样的呢?简单来说就是大众集团为了应对日益庞大的电动车市场,推出的一款专门用于电动车生产组装的一个平台。大众集团首席执行官表示,2020 年起大众后期基于 MEB 平台打造的电动车累计产量将达到 5000 万辆。

这个平台随着纯电ID.4的推出,也逐渐付出水面,这个平台覆盖车型由A级到D级,几乎大众的所有纯电动轿车,SUV,MPV等车型。

图8.MEB平台(来源于百度图片)

这个平台相较于燃油车MQB平台相比,去除了前置发动机、前轮驱动等布局,把电池以及电机放入底盘架构中,通过电池的布局,使得前后轮载荷更加平衡,同时可以实现多种驱动方式。而且,在动力层面上,所有该平台车型,只配备了一套动力电子系统,高度集成化。

这样就会使得成本大幅下降,主要体现在以下几个方面:

首先,在制造端,通过独立新平台设计,以提升性能、降低成本。新能源独立平台,不需要发动机、变速箱及其传动系统,结构简化,在相同的空间内能够布置更多的电池,使得续航里程延长,且同尺寸下,轴距可以拉长,使得车内空间也有明显改善。

其次,通过模块化模组零件,简化生产流程,降低制造成本;通过原材料大规模采购,降低采购成本。

再次,在可延展性上,驱动机构确定后,车辆底盘可以根据不同车型需求来扩展电池容量、轴距等,能有效缩短验证时间。

最后,在研发端,通过平台技术与各供应商共享,有效缩短研发周期和成本。

据悉,大众未来还将推出SSP平台(可扩展系统平台)和三一计划(全新架构,自动驾驶,全新生产方式),首台该平台车型将于2026年亮相,虽然现在的信息还不是特别多,但是可以肯定的是,这或许不是一个平台那么简单,或许是对未来整体商业模式的革新,让我们拭目以待。

现代E-GMP平台

虽然最近几年现代汽车的日子不好过,但现代汽车对新能源汽车的投入度还是很大的。

2020年,现代发布了这个E-GMP平台,该平台是专为现代汽车的电动车量身打造的,基于现有市场上电动车的一些使用缺点,有针对性地做了优化升级。

图9.E-GMP侧视图与俯视图(来源于百度图片)

首先是高压快充,它是全球首个搭载400V/800V超高压充电系统的平台,据宣传能够5分钟充电续航100km、14分钟课充至80%,使得续航焦虑得到大幅缓解。而且它可以适配现有的基础充电设施提供的400V电压升压到车辆系统800V电压,无需另外安装零部件。

而且对高压电池包也做了周全的安全防护。通过结构布局,有效地将碰撞能量吸收于车身和底盘结构,从而将电气系统和电池的碰撞能量降低到最低。当然其他模块的优势和友商大同小异,不做另外解释。

图10.E-GMP平台俯视图(结构透视)(来源于官网资料)

这个平台的推出,不仅让现代拥有氢燃料电池车领导地位的同时,也在纯电汽车行业中保持领先地位。

现代汽车,在本届进博会上也带来了本次E-GMP架构的描述以及展示,相信有些小伙伴在这期间也看到了一些实物展示。

丰田e-TNGA

说到丰田的e-TNGA架构,就不得不说丰田的TNGA架构了。早些年丰田TNGA架构发布后,整车模块化零部件+共通平台,当时就收获了一大批订单,他把南北丰田的车型运用到了极致。而且丰田一直认为纯电动是过渡车型,认为现阶段混动车型才是接近现实,燃料电池才是未来。这也导致丰田在纯电动车型布局上的落后。虽然也推出了几款比如纯电CHR-EV,IZOA EV等都是基于TNGA架构下的油改电车型,但是产品比较鸡肋,所以市场竞争力较弱,销量反馈也非常一般。

不可否认上世纪开始丰田就开始新能源汽车的研发,他的产品也涵盖各个环节,但是主要还是在混动上面,纯电动进展相对较晚,消费者也不是很买账。

基于这些丰田痛定思痛,推出了e-TNGA架构,来支持纯电动平台。

这平台具有很强的模块属性,他的前桥是固定的,后桥电机,电池组可以根据车型需求的变化来适应变更,但是电池组的宽度是不变的,电池组被设计在车底中央部分,它并不会影响最小离地间隙或侵占车内乘坐空间。电池模组的数量可以根据续航里程的要求进行增减,但每块模组的结构是一样的。也就是说,如果需要长里程,增加电池模组数量就可以了。

这次的e-TNGA纯电动平台虽然没有太多信息释放,但是在领略了TNGA汽油平台的实力之后,我们有理由对纯电动平台产生期待。

可以想象e-TNGA会和TNGA架构一样,在模块化的基础上进一步对平台细分,共用程度越高,那么设计开发周期越短,丰田表示,在该架构下,开发周期由4年缩短到2年。

图11.e-TNGA简易图(来源于汽车之家)

与此同时,丰田不单单只是做一个架构,雷克萨斯,斯巴鲁、铃木和大发都会共享这个平台技术,除了主机厂,还拉到了很多供应商,尤其是电池方面,拉到了LG,三星,松下还有宁德时代和比亚迪,都进入了本次平台的供应链体系,相信在整合多家车企这么多量的基础上,必然会把零件通用性,降本优势发挥到极致。

当然还有些其他主机厂也陆续推出了新的平台,类似日产新CMF EV平台等,由于都大同小异,就不过多描述了。

4.2.初创车企类

上文讲到,传统车企都是有很大的汽油车的存量市场,导致纯电动车型的推出相对缓慢,而且一开始推出的纯电动车型,都是基于原有的汽油车基础上修修补补推出来的,推出后市场由于受到了前期初创车企的纯电动车的洗礼,导致传统车企的纯电动车销量普遍萎靡,才会被迫研发纯电动平台,虽然都姗姗来迟,但好歹大多数车企,都把船头掉了过来。

那么接下来我们看看这些影响传统车企策略的初创车企的一些进展。

特斯拉

早年的特斯拉的产品,比如第一代Roadster其实是用的是莲花的底盘,做的改制,这个可以定义为油改电车型,不做本次讨论。

2012年特斯拉的Model S车型,才开始了特斯拉自主研发底盘之路,这款底盘是可以涵盖各个级别的车型,比如Model 3其实是Model S的基础上缩短了轴距而已。

其实已经是滑板底盘比较清晰的模块化思路了。

通过下图底盘结构,就可以相对清晰地看到它的底盘结构主要分为电池组、电机、四驱。

这里我们主要说一下电池,特斯拉的电池,早期和松下合作,互相借鉴互相成就,一直以来都是特斯拉引以为傲的核心技术,相信大家也都知道,特斯拉早期用的就是和笔记本一样的电池18650,通过排布这些小电池,使得车辆重心降低,平衡前后配重,从而提升了操作性。

图12.特斯拉modle S底盘结构(来源于百度图片)

这么多小电池的散热、短路其实是一个大问题,特斯拉对电池温度以及排布的控制,达到了非常高的水准。但是同时也是因为系统源头过多,导致后期短路自燃事故频发。

正因为这个问题,去年特斯拉的电池日活动上,提出了把电芯直接放入底盘,成为底盘的一部分,能够在电池容量不变的情况下,省去模组和Pack两个层级,这样同等状态下,减重10%,从而达到提升续航,降低成本的目的。

但是如果真的这么做的化,未来可能不再有特斯拉滑板设计。这是因为特斯拉正计划将其新的4680电池组放入一个结构组件中。基本上,汽车的框架也用作电池组。

马斯克(通过Teslarati)解释说:“这并不是现有汽车不再具有价值。就是说,如果您有一个结构性包装,而该包装为汽车带来了结构性价值,那是因为,就像上下蜂窝板之间的股份分配的复合蜂窝效应一样,那么任何不做的就是将必须具有重复的硬件。”

具体将来如何变化,我们拭目以待,不可否认的是,马斯克的天马行空往往都能落地,

这确实是他厉害的地方。

Canoo

这家公司是由三名宝马前高管联合创立的初创公司,目前员工约350人左右,去年12月22日美国纳斯达克上市。

图13. Canoo家族车型(来源于官网)

目前推出了三款车型,分别为Canoo Lifestyle Vehicle,Muti-Purpose Delivery Vehicle,Pickup Truck。据悉这三款车型都将在22年陆续上市。

这款车型就是采用了滑板底盘结构,但是他把马斯克敢想但是还没实现的思路已经设计到车上了,就是没有单独设计动力电池包,而是将动力电池组和底盘融为一体的设计,在减轻底盘重量的同时也可降低一部分成本。而且在不改变轴距和底盘的情况下,电池的容量可以根据需求进行变更。

图14.底盘电池布局范围(来源于官网)

而且他把整体的底盘做得非常平整,主要也是采用了类似特斯拉用的圆柱电芯,由无数个圆柱电芯组成模组,模组集成到底盘内(注意不是最近很火的CTC)。

同时,下半部分底盘平台做得越平,上半部分的座舱就越不受限制。而且全底盘为线控控制,所以理论上驾驶位可以装在车身的任何部位。

正因为它这个底盘的不同,当年甚至传闻canoo受到了苹果公司的关注,一度还有被收购的传闻。

从它推出的这几款车来看,我们会比较清晰的看到canoo首先会进入出行市场,提供多人出行服务,然后等多功能货车量产后,继而进入城配货运市场。笔者认为,皮卡是针对美国的市场需求开发的一款相对接地气的车型。

Rivian

2009年美国成立,2011年开始专注于研究电动汽车的生产,随后几年蛰伏,到2017年收购了三菱汽车在伊利诺伊州的制造工厂后,开始受到市场的关注。随即2018年宣布推出2款车型,电动皮卡(看来老美确实喜爱)和SUV。2019年亚马逊向Rivian订购了10万辆电动送货车,并在随后进行了投资。从那以后,该公司开始进入发展快车道,多家车厂,投资机构对它进行了战略投资。

从创始人背景来看,CEO RJ Scaringe 毕业于麻省理工机械工程博士后就成立公司,致力于电气化,零碳排放。CSO Jiten Behl曾经是博世高级软件工程师,有着丰富的开发经验,CFO Ryan Green 曾在多家公司担任企业融资工作。

迄今为止,他们发布了基于统一电动平台,做了两款车,一款是皮卡R1T,一款SUV R1S,都是基于skateboard电动平台。单纯从两款车参数性能来看,其实尺寸比较接近,R1T是5.5米,R1S是5.1米,电池续航一样,只是牵引力不同,预计是电机选型不同而已。

Rivian方面称,他们的车辆可在水深1米处行驶。

图15.Rivian底盘(来源于百度图片)

其实大多数底盘,或者电动车,虽然号称如何如何防水,但是从来没有一家公司,敢让车辆在水深1m的水中行驶,说明该公司在底盘以及车内电器件的防水处理上已经达到了非常高的工艺。

接下来我们详细探讨一下这个滑板底盘。这个底盘是该公司的核心,它搭载了四电机系统,具备相当高的灵活性。同时,搭载了空气悬架,LG化学的21700电芯+自研电池包,电池管理系统等。

笔者发现类似特斯拉、Rivian等这些受市场热捧的公司,电池包或者电池周边设计基本上都是自研,如特斯拉把电池成本控制到了极致,而Rivian把电芯放在自研电池包里,然后封装到碳纤维材料的底盘内,主打防水和减重。

正因为这些独特的技术,福特和考克斯汽车纷纷投资Rivian,并和Rivian一起联合开发新款车型。同时,亚马逊作为大股东,给了Rivian上市前的一个大礼包,声称Rivian将基于电池、滑板底盘相关技术为亚马逊定制10万台电动汽车,用以助力货运服务。相信会更加容易形成规模效应,整体的成长速度或许会比特斯拉快,让我们拭目以待。

PIX

接下来我们来说说国内最近比较火的这家公司——PIX Moving,其以超级式底盘开发为核心,把控制系统、转向系统等全部集成在底盘上,不管什么尺寸的底盘,都可以互用零部件,机械化部件减少,让底盘结构更平滑。同时超级底盘采用“软件定义”和“通用模块化扁平底盘”,打造真正的原生智能汽车开发模式。各行各业无需从零开始单独进行整车开发,只需要基于通用底盘定制上装应用,就可以快速、灵活地开发出乘用车、商用车、专用车等不同用途的智能汽车,从基础变革汽车的设计和制造流程,开启智能汽车的“定制化时代”。

据悉,正因为它的模块化架构和自动驾驶系统,PIX产品是目前全球覆盖场景最多的企业,涉及28种场景。

图16.PIX车型家族(来源于官网)

在PIX的官方发布的图片上,这张照片非常令人震撼,能够利用多种规格的底盘,打造不同车型,从小到大、从低速到高速,描绘出了一个非常好的蓝图。

图17.PIX同一底盘不同上装示意图(来源于官网)

对于低速的小底盘,我们暂且不去讨论,今天主要聊一下,它的超级底盘所对应的乘用车、货车以及大巴的车型。

根据汽车理论,它的思路更接近为一个底盘对应多个上装,根据不同的上装,来适配相同的底盘,那么场景不同,理论载重不同,就会出现不同的电机适配、悬架适配、制动适配等实际的需求。另外,低速场景大巴,和中高速场景轿车+货车的配置,可能也会让整个底盘的细节之处有些差异。

不过从总体上来讲,笔者认为PIX描绘出了对未来社会出行的展望,然后从实际出发,先从低速、低载重开始做起,慢慢技术积累或者市场成熟后,再慢慢向高速、重载拓展,这也不失为一个良策。

当然除了以上一些有代表性的企业之外,还有很多类似的企业也在生产之类的底盘,概念类似,这边就不再做详细描述了。 

4.3. 零部件供应商

随着电动化的不断深入,国际主流一级供应商都想在发挥自己专长的基础上,能够覆盖更多的业务面,很多公司这几年纷纷通过投资相关企业或者自建团队来做一些提前布局,进而通过这些新产品来获取车厂的订单或者新场景方的青睐。接下来盘点一下这些企业的做法。

舍弗勒

舍弗勒绝对是里面走得最快的一家公司。随着近几年新能源的不断深入,舍弗勒也慢慢感觉到转型的压力,传统部件上越变越少,如果在电驱或者新业务上不做拓展的话,后面日子会越来越难过。

基于这样的考虑,舍弗勒在2018年成立了电驱部门,旨在新能源零部件上有更多的作为,推出了混动P2模块,电驱动桥。说到这里,大家不要认为是不是跑题了,那个阶段也造不出滑板底盘,也不知道怎么发展,大概觉得未来线控、三电零部件是一个核心,而舍弗勒在这方面技术储备还不够,所以它又开始了买买买。

2018年,舍弗勒与Paravan成立合资公司,开发线控驱动技术,实现线控转向。同年,又收购了Elmotes Statomat,通过收购,弥补了原有电机技术储备的不足。就这样兜兜转转,推出了轮毂电机,同时基于轮毂电机,舍弗勒推出了角模块的概念,这款产品号称专为自动驾驶设计,顺势就推出了滑板底盘(Rolling Chassis)。

图18.舍弗勒滑板底盘Rolling Chassis(来源于百度图片)

这款产品把4个角模块(轮毂电机+悬架集成在一起)设计,使转向更灵活,90度转向自由。中间电池布置在底盘,可以根据不同的场景需求来适配续航。底盘模块化设计,为后期底盘尺寸缩小变更预留了空间。 

图19.Rolling Chassis底盘模块功能图(来源于宣传资料)

该产品在发布以后,2021年9月8日,舍弗勒和Mobileye签订战略合作,将Mobileye的自动驾驶技术与自家的该款底盘相结合,打造出高度灵活且适配性强的自动驾驶车辆平台,同时具备必要的冗余技术,以满足汽车安全标准,能够助力自动驾驶解决方案适配不同场景快速落地。据悉,该产品将于2023年量产。对零部件供应商而言,这个时间点比容易实现,也算是很快了。而且笔者认为,这款产品量产后,对整个滑板底盘行业的价格的将是一个屠夫般的存在。

ZF-采埃孚

说到采埃孚的滑板底盘的发布,也是非常早。最早是2018年CES展商,RINSPEED SNAP概念车就是采用了采埃孚的智能电驱底盘(IDDC)。

图20.RINSPEED SNAP概念车与ZF的IDDC(来源于CES2018资料)

虽然ZF没有做很多相关信息的描述,但当年的效果还是很轰动的,它打造了一个底盘+场景上装,在底盘内实现所有功能,满足自动驾驶,这样上装更方便更换。

其实这个IDDC的核心部件就是EsayTum前桥和mSTARS模块化后桥,前桥就是一个改制的电动助力转向系统,能把转弯角度提升至75度(传统的大约50度),后桥其实是一个主动后轮转向系统,能把后轮最大转向角度提高到14度。但是整体来看,没有其他的一些亮点,而且从那次发布以后,也看不到实质落地的进展,估计ZF内部也会认为革新力度不够,不好意思落地量产吧?

当然除此以外,还有些其他零部件供应商也有或多或少的信息,但是总是遮遮掩掩,估计还都是一些预研项目,或者为了发布而硬改的套件,这里就不做详细描述了。

5.总结

从行业发展来看,电动化是未来的趋势,那么电机模块化、电池内嵌底盘化、整体底盘可配置也确实是未来的发展方向。随着消费者的节奏以及喜好的丰富多样,厂家为了迎合多变的趋势,都在尽可能的降低成本,主要包含减少开发周期,零部件通用化、零件少量化,那么底盘其实是一个涉及安全的强相关的部件,在满足这些需求,又能做一些优化的时候,滑板底盘应运而生。与其说滑板底盘,不如说电动化共通平台应运而生,毕竟初创企业现状主打这个底盘,车型还较少。而传统主机厂都是以这个平台来衍生出各种车型,而且都已在落地计划之中。未来汽车的纷争,更多的在如何和客户交互等后服务时代。设计、制造部分的利润,成本会压的非常低,希望有更多有力的参与者加入进来,一起为出行提供更多的可能性。

来源:九章智驾

版权说明:“华夏EV网”转载作品均注明出处,本网未注明出处和转载的,是出于传递更多信息之目的,并不意味着赞同其观点或证实其内容的真实性。如转作品侵犯署名权,或有其他诸如版权、肖像权、知识产权等方面的伤害,并非本网故意为之,在接到相关权利人通知后将立即加以更正。

文章标签:

本文网址:http://www.evinchina.com/articleshow-154.html

分享到:
相关文章
查看更多