整车前端模块开发

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整车前端模块开发

王有财

（宝沃汽车集团有限公司，北京 100000）

【中国汽车材料网】摘 要：随着整车开发集成度的不断增强，整车架构开发在整车项目开发中发挥着越来越重要的作用。而前端模块开发是整车架构开发中尤为重要的，无论从整车架构尺寸还是性能都起着不可替代的作用。文章主要介绍整车架构开发的定义以及前端模块开发尺寸带宽和性能。
关键字：整车架构；模块化；前端模块

1 前言
从19世纪80年代末戴姆勒与本茨发明世界上第一辆汽车以来，汽车工业的发展对人类的社会和人们生活带来了天翻覆地的变化。随着人类精神文明的发展及对物质生活的不断提高，人们对个性化的要求越来越多。社会分工的不断细化，也导致车辆类型及车辆用途分类的日趋复杂。怎样才能满足社会和消费者对汽车产品多样化的需求；同时又要高效、专业、低成本地开发出各种类型的汽车，是每一家汽车企业面临的首要难题。丰田，大众，通用汽车等全球大公司为此投入了大量的人力物力来制定产品战略和产品规划，由此便产生了整车架构、平台的概念，并被社会所熟知。
1.1 整车架构开发定义
实际上就是相同的工程解决方案和模块化制造工艺的综合。从平台概念上物理的“同零件”扩展到设计过程上的“同方法”和开发制造过程中的模块化，是另一种层次的协同，是从采购同零件到开发解决方案同方法的提升[1]。
1.2 整车架构开发方法
通过一系列满足下面定义的产品和工艺，开发出满足客户需求的汽车产品：
（1）一组共用的零部件。
（2）共同的功能和性能约束。
（3）共用的制造系统。
（4）一定的尺寸带宽。
（5）一组共同的界面。
1.3 模块化定义
模块化是一种处理复杂系统分解为更好的可管理模块的方式。
1.3.1实施模块化原因
（1）解决复杂系统的有效管理方式。
（2）实施同步工程开发的需要。
（3）每个模块完成一个特定的子功能，所有的模块按某种方法组装起来，成为一个整体，完成整个系统所要求的功能[2]。
1.3.2模块化基本属性
功能、状态与接口反映模块的外部特性，逻辑反映它的内部特性。
1.3.3模块化的过程
（1）拆分:将整个系统按功能，格式，加载顺序，继承关系分割为一个一个单独的部分。
（2）归纳：将功能或特征相似的部分组合在一起，组成一个资源块。
（3）总结：将每个资源块按需求，功能场景以及目录约束放到固定的地方以供调用。[3]

图1 模块化的过程

1.4 整车架构的模块定义
将整车架构按一定原则分解为若干独立并相互关联的模块，实现模块零件的最大通用化，并拥有通过调整组合不同模块生产不同定位和级别车型的能力。
1.4.1整车架构的模块化开发
通过模块化方式，开发具有一定尺寸和功性能带宽的模块，并通过模块的不断组合来为消费者提供多种多样的整车产品。
1.4.2整车架构模块化发目标
（1）分解整车架构实现开发资源的合理分配。
（2）通过模块化的开发缩短架构开发时间。
（3）通过模块的组合实现产品的多样化。
（4）模块的开发充分考虑相关的物理和性能带宽。
（5）通过多车型的协同设计降低总的开发成本和零件成本[4]。

2 前端模块开发
前端模块开发要求包括客户对碰撞星级，行人保护等需求，主机厂对产品的市场定位，动力总成，整车尺寸，整车油耗以及车型扩展等[5]。
（1）前悬长度：动力总成前舱集成-安全和NVH等性能集成的影响。
（2）轮距：动力总成兼容性，车身形式和操稳性能的影响。
（3）离地间隙：通过性要求和空气动力学的性能相关。
2.1 前端模块的关键尺寸带宽
2.1.1前端模块集成三维度
X方向集成：
特性、缓冲梁、冷却模块、动力总成
转向、一号梁、防撞梁。
Z方向集成：
机舱盖、动力总成、传动系、底盘
轮胎、Ground clearance 地面线。

图2 X/Z方向尺寸

Y方向集成：
轮胎和悬架（包络）
纵梁（断面形状/面积）
PT loading间隙要求
动力总成（宽度）

图3 Y方向尺寸

2.1.2核心尺寸：前悬长度

表1 整车指标及性能

2.2 前端模块的性能集成
（1）动力性能
1）动力总成形式和功率扭矩。
2）新能源特性。

图4 动力因素

（2）NVH
1）整车操稳性能。
2）车身性能（刚度、强度）。
3）轻量化性能。

图5 NVH因素

（3）碰撞安全
1）载荷传递路径。
2）安全配置组合。
3）溃缩空间要求。
4）材料选择组合。

图6 碰撞安全因素

（4）能耗
1）续航里程（WLTC）。
2）空气动力学性能。
3）车辆热性能。

图7 能耗因素

3 结论
首先是整车架构开发，其次是整车架构模块化；模块化是基础是根基，整车架构化是延伸是拓展；模块化可以节约看得见的费用，而整车架构化可以节约看不见的费用。整车架构模块化又分前端模块、中端模块及后端模块，本文只介绍了前端模块的开发，因为前端模块在整车开发中起着重要的作用，包括尺寸、性能等。我们很多时候模块都没做好，更别提架构概念。现在，由于国家大力推广新能源汽车，因此造车已经不是难事，只要有资金就可以车，看看如今的造车新势力蔚来、车合家、小鹏，他们的产品也许会被客户接受，但是要盈利需要打上一个大大的问号。对于他们来说，借鉴传统汽车行业的经验，解决好传统车企的问题才是造车新势力活下来的基础，否则只能是昙花一现。

参考文献
[1] 陈虹.上汽自主品牌产品开发的架构策略[M].上海,汽车集团股份有限公司,2010.
[2] 杜部致.体育科研信息管理系统的设计与实现[M].太原理工大学,2008.
[3] 王君,莫冬秀.乘用车开发平台化模块化的浅析和构想[M].广西:东风柳州汽车有限公司PV技术中心,2016.
[4] 黄向东,陈上华,曾庆洪,等.高拓展性模块化车身架构的研究和应用[M].广州:广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究,2016.
[5] 鞠晓锋.车身平台化开发策略研究[M].上海:上海汽车集团股份有限公司乘用车公司技术中心,2012.