新能源汽车底盘的轻量化

汽车底盘是汽车的重要组成部分之一，是汽车装配的基础，一般指汽车上由转向系、行驶系、传动系、和制动系四部分组成的组合，支撑、安装汽车发动机及其各部件、总成，形成汽车的整体架构，承受发动机动力输出，保证汽车的正常行驶。

新能源汽车底盘与传统底盘对比来看，取消原有的传动轴、输油管等部件，增加了电池盒。纯电动汽车省却了发动机后，动力传动系统大幅优化。传统汽车一般采用发动机前置前驱或四驱构架，不可避免需要传动机构实现动力的传输。纯电动汽车采用电机驱动，电机的放置可以根据车型灵活调整，从而省去了传动机构。另一方面，纯电动汽车电池包未来将主要放置在汽车底盘部分，所以需要电池盒进行加固和保护。

电池盒是电池 pack 的 骨架 ，是新能源底盘结构件的主要增量。电池盒结构系统主要由电池 PACK 上盖、托盘、各种金属支架、端板和螺栓组成，可以看作是电池 PACK的 骨架 ，起到支撑、抗机械冲击、机械振动和环境保护（防水防尘）的作用。以奥迪的电池包系统为例，主要结构件包括外防护结构、外框架结构、内壳体结构、内框架加强结构等。

依据 Ricardo 研究，纯电动汽车每减重 100kg，续航里程可以提升 10-11%。因此轻量化是提升新能源汽车续航里程的重要途径。电动汽车轻量化实际上首要的是电动汽车的电池轻量化。但目前续航里程是新能源汽车进一步发展的主要瓶颈，在电池能力提升逐渐达到极限的情况下，底盘和车身系统系统的轻量化成为整车企业的重要选择，铝合金成为主要的轻量化材料。

汽车用铝在新能源车单车具备非常充足的应用空间，根据中国汽车工业协会预测，目前国内的单车用铝量大约在 110kg 左右，到 2020 年国内汽车市场平均单车用铝量将达 160kg，新能源汽车平均单车用铝量更是高达 250Kg。

底盘轻量化意义非凡

车身和底盘减重是轻量化的重要部分，相比车身减重，底盘轻量化工艺更成熟、成本更低。根据 Lotus Engineering 对车型减重的分析，汽车主要减重部分在车身、底盘以及内饰（主要是座椅减重）。车身和底盘的重量分别在 420kg 和 380kg 左右，合计占整车的重量超过 40%。通过使用铝、镁等轻量化材料可以实现车身、底盘超过 40%的减重，减重质量分别超过 190kg 和160kg。

全铝车身目前工艺难度较大，造价较高，主要适用于豪华车。底盘系统的减重技术工艺相对成熟，成本相对也更低，是更加普遍的减重方式。根据 Lotus Engineering 的成本分析，通过对重量减轻和成本上升计算系数，车身的减重成本系数是 1.35，远高于其他部件的减重成本，底盘悬架的成本系数是 0.95，低于平均成本系数。

无论汽车有多复杂，车重都可以被理解为两部分构成：簧载质量+簧下质量=汽车总质量。簧下质量（Unsprung Weight）指的就是除簧载质量以外的部分，主要包括轮圈、轮胎、刹车碟/卡钳、避震器、弹簧、悬架的摆臂、传动半轴。对于汽车的操控和舒适性来说，簧上质量/簧下质量是非常重要的指标，比值越大汽车行驶的稳定性和操控性就越好。坊间传言：减轻1KG的簧下质量的效能可以等同于减轻10KG的簧上质量。簧下质量越轻，驱动车轮的能量需要的越少，对于传统汽车油耗和新能源汽车里程的改善也更为明显。因此从减重成本、效果以及性能提升方面，底盘减重都是重中之重。

主要新能源车型的底盘轻量化

特斯拉作为新能源汽车领域的标杆厂商，在整体底盘架构上采用了非常先进的设计理念。特斯拉的底盘特点主要包括大量的铝制材料，包括副车架、控制臂、转向节以及电池盒等。以特斯拉 Model S 为例，使用双叉臂的悬架结构提高运动性能，控制臂全部采用锻铝材料。悬置与车轮连接的转向节采用全铝铸造件。另外，特斯拉为提高产品悬架性能 Model S/X均采用了空气悬架的设计，用来提高车辆行驶的舒适性和通过性。

国内主力新能源车型均开始采用轻量化底盘方案。国内的主要新能源车型，以比亚迪秦 EV、上汽 Marvel X 为主的纯电动主打车型目前均大量采用轻量化底盘结构，转向节、控制臂、副车架均使用铝合金材料。其他相对经济型的车型目前采用部分铝合金的部件，转向节和控制臂的渗透率更高，铝合金副车架的渗透率相对较低。