前言

美國(guó)新能源汽車公司 Rivian 上市6天，股價(jià)翻倍，號(hào)稱“特斯拉殺手”的公司。Rivian 的核心武器就是“滑板式底盤”，該底盤是種專門為電動(dòng)車設(shè)計(jì)的一體化底盤架構(gòu)，把電池、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、懸架等核心部件整合集成在底盤上。將底盤模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化，可以在同一個(gè)底盤上搭配不同類型的車身。

位于加州埃爾文，創(chuàng)立于2009年的Rivian，已發(fā)表一款皮卡、一款SUV、一款貨車，2019年亞馬遜向Rivian訂購(gòu)了10萬臺(tái)電動(dòng)送貨車并進(jìn)行了投資。

獨(dú)特造型的Canoo，被稱為后SUV的革命性體驗(yàn)，車輪上的Loft等，獨(dú)特的造型源自于滑板式電動(dòng)車底盤技術(shù)，是首個(gè)實(shí)現(xiàn)線控轉(zhuǎn)向底盤，其通用底盤可以大大縮短一款車的開發(fā)周期。

上海悠跑網(wǎng)絡(luò)科技是一家為場(chǎng)景造車的新型智能電動(dòng)車公司，采用上下分體式開發(fā)，其UP超級(jí)底盤高度集成智能電動(dòng)車的核心能力；采用了全線控底盤、CTC電池系統(tǒng)等先進(jìn)技術(shù)。

一、滑板底盤技術(shù)層面解析

滑板底盤的特殊之處，是在于底盤和座艙可分離的特殊設(shè)計(jì)，用戶可以對(duì)顏色內(nèi)飾布局等不同需求，基于同一款滑板底盤在后期更換不同類型的座艙。使用滑板底盤造車就像把放積木的底座單獨(dú)拿出來拼裝，這和樂高組裝的過程是相同，不同部件可以同時(shí)進(jìn)行，部件完工后直接組裝在一起，使得整個(gè)設(shè)計(jì)、研發(fā)的周期縮短。

從系統(tǒng)上講，傳統(tǒng)底盤是由傳動(dòng)系+行駛系（輪轂電機(jī)）、轉(zhuǎn)向系+制動(dòng)系（線控系統(tǒng)）、驅(qū)動(dòng)系（包含三電系統(tǒng)的電池/底盤一體化）五部分組成。因此可以將滑板底盤簡(jiǎn)單定義為：滑板底盤= 非承載式車身 + 電池/底盤一體化 + 線控轉(zhuǎn)向/線控制動(dòng)。以下分別從這三方面技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)析：

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非承載車車身

在傳統(tǒng)汽車的底盤設(shè)計(jì)中，承載式汽車與非承載汽車有一定的差別。不同點(diǎn)在于：a.非承載式車身擁有獨(dú)立的車架，車架與車身之間通過彈性元件連接；b.在總布置方面兩種車身也存在著較大的差異，非承載式車身懸掛、發(fā)動(dòng)機(jī)和車身等都安裝在車架上，車架上有用于固定彈簧的基座以及固定車身螺孔。

運(yùn)用非承載式設(shè)計(jì)平臺(tái)時(shí)，不必投入過多的人力、物力。由于此類汽車底盤具有大梁，可形成較大的框架，具備一定的承重能力，可將動(dòng)力系統(tǒng)全部置于汽車底盤的框架中。因此，可在設(shè)計(jì)初期進(jìn)行部件的整體規(guī)劃和集中布置，這樣不僅可降低總體布置的難度，還能使車身的重心降低、質(zhì)量減輕。通用汽車早期生產(chǎn)的 Chevrolet Volt 運(yùn)用的便是此類底盤結(jié)構(gòu)。

在汽車底盤設(shè)計(jì)中運(yùn)用滑板式底盤的主要具備以下優(yōu)勢(shì)：①對(duì)車身設(shè)計(jì)的自由度比較大。平面式底盤和平面式車身相獨(dú)立， 所以給車身造型的設(shè)計(jì)提供了自由空間。②操控性卓越。全部核心系統(tǒng)都安設(shè)在底盤上，降低了車輛的重心，提升了操控性。③安全性能高。制造整副汽車底盤時(shí)，保證前后配重為 1：1，嚴(yán)格契合規(guī)定的碰撞安全標(biāo)準(zhǔn)，若發(fā)生磕碰問題，鞏固的底盤能夠汲取大量沖擊力，有效避免乘客艙因激烈碰撞而發(fā)生內(nèi)陷。④簡(jiǎn)化制造和維護(hù)工作。得益于底盤所采用的全體化設(shè)計(jì)理念，具有集成度高、零部件少等優(yōu)點(diǎn)，制造工藝與裝卸工藝的復(fù)雜性也有大幅度降低。然而，滑板式底盤的設(shè)計(jì)也不是完美無缺的

2

CTC電池車身一體化

傳統(tǒng)的電池包集成方式是由電芯組成模組，再由模組構(gòu)成電池包，最后將電池包安裝到車身地板上。目前新的研究方向是將電芯直接集成到車身上，從而能夠最大程度地提升空間利用率，可在相同的空間內(nèi)布置更多的電池，提升電池電量，達(dá)到增加續(xù)航里程的目的。

2.1 傳統(tǒng)電池包形式是由電芯組成模組再組成電池包，電池包下部與車身地板組裝。電池上蓋的高度與地板面位置相同可代替一部分地板結(jié)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)：a.電池包由多個(gè)模組組成，每個(gè)模組都有單獨(dú)殼體保護(hù)和控制單元，便于電池的控制和熱管理；b.可以單獨(dú)更換電池模組，維修成本和便利性高。缺點(diǎn)是模組間的殼體和安全間隙，整體的重量較高，空間利用率較低。

2.2 CTP（Cell to Pack）電池集成方案取消模組結(jié)構(gòu)，由電芯直接組成電池包，電池包集成到車身地板上作為整車結(jié)構(gòu)件的一部分。優(yōu)點(diǎn)：a.減少了模組之間的布置間隙，增加了電芯的數(shù)量；b.減少了模組結(jié)構(gòu)，從而降低了整體電池包的重量。缺點(diǎn)：a.電池包需要作為結(jié)構(gòu)件的一部分承載載荷；b.對(duì)電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了更高的要求。

2.3 CTC（Cell to Chassis）電池集成方案是直接將電芯集成在地板框架內(nèi)部，將地板上下板作為電池殼體，是CTP方案的進(jìn)一步集成，使用地板的上下板代替電池殼體和蓋板，與車身地板和底盤一體化設(shè)計(jì)。優(yōu)點(diǎn)：a.極大地提高空間利用率，可使續(xù)航增加15%-25%；b.取消了電池包的結(jié)構(gòu)件，降低了重量；c.可以實(shí)現(xiàn)高度集成和模塊化。缺點(diǎn)：a.電芯需要作為結(jié)構(gòu)件的一部分承載載荷，需要考慮如何將電芯與上下結(jié)構(gòu)件固定起來，以應(yīng)對(duì)最為苛刻的剪切力；b.對(duì)工藝提出更高的要求，如果制造出現(xiàn)不合格，就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電池報(bào)廢，可維修性低。

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線控系統(tǒng)簡(jiǎn)析

隨著當(dāng)前輔助駕駛系統(tǒng)、無人駕駛技術(shù)的快速地發(fā)展，汽車電子電子架構(gòu)的復(fù)雜度呈指數(shù)級(jí)提升，傳統(tǒng)的Lin、Can總線已不堪重負(fù)，考慮到X-By-Wire（汽車某部件電子線控技術(shù)）的應(yīng)用場(chǎng)景和更高的帶寬要求，CAN FD亦會(huì)無法滿足需求，F(xiàn)lexRay技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。FlexRay技術(shù)具有高速率、高容錯(cuò)性、確定性、靈活性等多方面優(yōu)勢(shì)。

3.1 SBW(Steering-By-Wire)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

3.1.1 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)簡(jiǎn)析

汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是連接人和車的重要樞紐，其性能在很大程度上決定了整車的性能。它的功能是使汽車可以按照駕駛者的駕駛意圖進(jìn)行轉(zhuǎn)向，當(dāng)汽車受到道路干擾或駕駛者的誤操作使汽車失穩(wěn)時(shí)，它能與汽車上的各種控制系統(tǒng)進(jìn)行配合，使車輛自動(dòng)還原穩(wěn)定，保證車輛的安全性和穩(wěn)定性。汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了傳統(tǒng)的機(jī)械轉(zhuǎn)向、液壓助力轉(zhuǎn)向、電液助力轉(zhuǎn)向、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向、主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向以及線控轉(zhuǎn)向等六個(gè)階段；目前市場(chǎng)上絕大多數(shù)車型配備的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要是電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向和主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向，而線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)正處于探索研究階段，僅出現(xiàn)在英菲尼迪 Q50 和一些概念車中。

線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的提出最早可以追溯至二十世紀(jì)五六十年代，日本 TRW 公司和德國(guó)工程師 Kasselmann 設(shè)想將方向盤與轉(zhuǎn)向輪之間的機(jī)械連接裝置用線束代替，提出了 SBW-線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，并利用 ECU 接收駕駛者的輸入指令和獲取汽車的狀態(tài)參數(shù)，通過相關(guān)控制算法決策出期望的前輪轉(zhuǎn)角信號(hào)以及路感信號(hào)，控制轉(zhuǎn)向電機(jī)和路感電機(jī)的運(yùn)行。此后，對(duì)汽車的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)開始進(jìn)行研究。

在線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制中，主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向控制是線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)最基本的控制需求，轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機(jī)需要準(zhǔn)確執(zhí)行駕駛員遙控指令，驅(qū)動(dòng)車輪轉(zhuǎn)向到目標(biāo)轉(zhuǎn)角并保持穩(wěn)定，在遇到路面干擾時(shí)能主動(dòng)克服干擾，在駕駛員快速轉(zhuǎn)向時(shí)，也能夠快速響應(yīng)。

線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)移除了方向盤和轉(zhuǎn)向輪之間的機(jī)械傳動(dòng)裝置，采用總線技術(shù)來傳遞轉(zhuǎn)向命令，其傳動(dòng)比就可以任意設(shè)置，能夠輕松解決機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中存在的‘輕’與‘靈’之間的矛盾。采用變傳動(dòng)比設(shè)計(jì)，根據(jù)汽車行駛工況的不同以及駕駛者對(duì)轉(zhuǎn)向操作的不同要求獲得相應(yīng)的理想傳動(dòng)比，從而可以調(diào)整車輛參數(shù)，使車輛性能達(dá)到最佳狀態(tài)，減輕駕駛者的駕駛負(fù)擔(dān)，提高車輛的操縱穩(wěn)定性、安全性和可靠性。

3.1.2 基于自適應(yīng)傳動(dòng)比前饋線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制

線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)移除了方向盤和轉(zhuǎn)向輪之間的機(jī)械傳動(dòng)裝置，采用RlexRay總線技術(shù)來傳遞轉(zhuǎn)向命令，其傳動(dòng)比可任意設(shè)置，輕松解決了機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中存在的“輕”與“靈”的矛盾。采用變傳動(dòng)比設(shè)計(jì)，根據(jù)汽車行駛工況的不同以及駕駛者對(duì)轉(zhuǎn)向操作的不同要求獲得相應(yīng)的理想傳動(dòng)比，從而可以調(diào)整車輛參數(shù)，使車輛性能達(dá)到最佳狀態(tài)，減輕駕駛者的駕駛負(fù)擔(dān)，提高車輛的操縱穩(wěn)定性、安全性和可靠性。
機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)總傳動(dòng)比一般是指轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中方向盤的轉(zhuǎn)角和前輪轉(zhuǎn)角的比值：
一般情況下，車輛在低速行駛或泊車時(shí)，前輪轉(zhuǎn)動(dòng)角度較大，這時(shí)駕駛者需要施加較大的力矩來實(shí)現(xiàn)較大的方向盤轉(zhuǎn)角，因此期望系統(tǒng)的傳動(dòng)比小，但卻能實(shí)現(xiàn)較大的前輪轉(zhuǎn)角，來確保傳動(dòng)比變化幅度小，提高低速轉(zhuǎn)向過程中的轉(zhuǎn)向輕便性；車輛高速行駛時(shí)，即使轉(zhuǎn)向角很小，也會(huì)造成前輪轉(zhuǎn)角過大。因此，系統(tǒng)的傳動(dòng)比將隨著車速的提高而緩慢變化，從而保證高速轉(zhuǎn)向過程中的操縱安全性和穩(wěn)定性。在中等車速時(shí)，要滿足低速和高速行駛時(shí)對(duì)傳動(dòng)比的不同要求，并保證角位移的平穩(wěn)變化，則要求系統(tǒng)的傳動(dòng)比發(fā)生較大的變化。傳統(tǒng)機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)很難滿足這些要求，若設(shè)計(jì)的傳動(dòng)比過小，則增加汽車的操作性；若設(shè)計(jì)的傳動(dòng)比過大，則降低汽車的靈敏度。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以很輕松解決上述矛盾，考慮到不同車速對(duì)傳動(dòng)比的要求不同，系統(tǒng)中采用變傳動(dòng)比設(shè)計(jì)，傳動(dòng)比隨車速的改變而變化。汽車轉(zhuǎn)向增益有兩種衡量方法：一是橫擺角速度和前輪轉(zhuǎn)角之間的轉(zhuǎn)向增益K，它與懸架特性和車輪定位有關(guān)。二是指橫擺角速度與方向盤轉(zhuǎn)角之間的轉(zhuǎn)向增益K，即車輛橫擺角速度增益，它不僅與車輛懸架特性和車輪定位有關(guān)，還與傳動(dòng)比有關(guān)。一般采用來描述汽車的轉(zhuǎn)向增益，

u是汽車的行駛速，L是軸距，m是汽車總質(zhì)量，a、b分別指汽車質(zhì)心距前后軸的距離，分別指前后輪的側(cè)偏剛度。橫擺角速度增益的取值與汽車的行駛速度緊密相關(guān)。

從上式中可知傳動(dòng)比隨車速的增加從零開始增加，達(dá)到一定的車速后又開始下降。汽車在低速行駛或者泊車時(shí)，傳動(dòng)比過小會(huì)使轉(zhuǎn)向過于靈敏，前輪容易達(dá)到極限轉(zhuǎn)角，導(dǎo)致無法完成正常轉(zhuǎn)向。因此，當(dāng)車輛低速行駛時(shí)，需要將傳動(dòng)比設(shè)計(jì)為一個(gè)固定值，設(shè)定車速為 20km/h時(shí)的傳動(dòng)比為線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳動(dòng)比最小值，由上得最小傳動(dòng)比為i =7.059 。因此基于不變的理想傳動(dòng)比為：

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輪轂電機(jī)

詳見公眾號(hào)文章2022-03-05期《四輪驅(qū)動(dòng)輪轂電機(jī)與集中式電機(jī)經(jīng)濟(jì)性對(duì)比》。

二、總結(jié)

以往車企開發(fā)底盤過程中，不同底盤需要尋找不同廠商，在集成過程中難免會(huì)出現(xiàn)各種不匹配，最后整合效果需要看整車廠經(jīng)驗(yàn)?zāi)芰安考S商的配合，而目前對(duì)于電動(dòng)車來說，大家傳統(tǒng)關(guān)注點(diǎn)：發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱等部件皆不重要，性能關(guān)注點(diǎn)僅集中在續(xù)航和加速上，而更多關(guān)注點(diǎn)在智能化，科技化上。若滑板底盤取代現(xiàn)有底盤技術(shù)，1.降低其他行業(yè)公司進(jìn)入造車行業(yè)的門檻；2.整車廠降低制造成本和時(shí)間，可以把更多時(shí)間放在迭代智能化產(chǎn)品上；3.對(duì)于大眾來說，激烈的競(jìng)爭(zhēng)可以帶來更好的產(chǎn)品、服務(wù)和更低的價(jià)格。

當(dāng)然滑板底盤也會(huì)存在一些技術(shù)和非技術(shù)層面的問題，比如說，1.產(chǎn)品未經(jīng)過充分的市場(chǎng)驗(yàn)證；2.第三方若是沒有整車經(jīng)驗(yàn)的話，真的可以造好底盤嗎？且集成了電機(jī)、電池、智能駕駛芯片、轉(zhuǎn)向制動(dòng)和行走機(jī)構(gòu)的底盤，BOM占比可能在60-70%左右，是否會(huì)有整車廠外包給第三方公司；3.傳統(tǒng)整車廠是否會(huì)認(rèn)為底盤是車的大件，十分重要，必須由車企自己親自做好？

因此滑板底盤想要占領(lǐng)市場(chǎng)，進(jìn)行市場(chǎng)驗(yàn)證，個(gè)人認(rèn)為應(yīng)該先從京東、阿里等市內(nèi)固定路線物流車和美團(tuán)、餓了么等末端配送小車市場(chǎng)開拓，上述公司對(duì)底盤性能沒有任何要求，僅對(duì)功能、成本、耐用性關(guān)注，對(duì)不同類型的配送要求差異化小，有利于底盤的通用化普及。經(jīng)過市場(chǎng)成分驗(yàn)證后再與L4級(jí)百度、華為等智能駕駛公司合作，占領(lǐng)市內(nèi)出租，短途班車等市場(chǎng)，循序漸進(jìn)最后和傳統(tǒng)車企進(jìn)行資源整合等。