车身平台化开发策略研究

车身平台化开发策略研究鞠晓锋【摘要】Base on SAIC MOTOR'S project experience, this paper studied the key points and introduced basic guidelines of platform develop strategy of BIW. Based on the study of front cabin assembly, front and rear floor assembly of a foreign company's platform, it concluded that, the principle for platform design was to design the BIW with highest standards and limits, on the premise of comprehensive consideration of vehicle system requirements, legal and process requirements etc., which would enable the design to configure its components freely to meet low standard requirements.%依托于上海汽车自主品牌的开发经验,系统分析了车身平台化开发的主要问题和关键点,阐述了车身平台化开发的基本思路.通过对国外某汽车公司车型平台前舱总成、前地板总成、后地板总成设计的研究,得出平台化设计原则,即在综合考量整车各系统要求、法规、制造工艺等前提下,以最高标准要求和限制条件来开发设计车身架构,使之在低标准要求情况下可以灵活对零部件组合配置进行更改.【期刊名称】《汽车技术》【年(卷),期】2012(000)002【总页数】4页(P7-10)【关键词】车身;平台化;开发策略【作者】鞠晓锋【作者单位】上海汽车集团股份有限公司乘用车公司技术中心【正文语种】中文【中图分类】U462.2汽车平台化、模块化开发在国外已经发展成熟（汽车模块化是对汽车平台化的进一步发展和细化，本文以汽车平台化泛指[1]）。

国外汽车企业的多品种、全系列车型开发大都依托汽车平台化技术的运用，不仅开发周期大大缩短、开发成本大幅降低，而且提高了产品可靠性。

目前国内对汽车平台化的具体研究，尤其是设计开发方面的研究很少。

本文依托上海汽车公司近年来车型平台开发项目，总结了车身平台开发过程中的经验，结合国外先进的平台开发案例，论述了车身平台开发的关键点和设计原则。

1 车身平台开发规划的影响上海汽车公司借鉴美国通用汽车、德国大众汽车的整车开发流程，建立了符合自身实际的整车开发流程GVDP。

GVDP规定，在项目初期阶段需要确定基于目标市场、品牌定义、产品配置需求等限制条件的整车架构（包含电器架构方案、法规需求、初始整车技术规范、主要系统概念、方案和技术要求、初始硬点等）。

车身平台架构的开发要在GVDP框架内，同时兼顾所有建立在此平台上的车型。

车身平台架构必须具备相同的工程设计方案、柔性化生产，满足车型拓展和车型配置要求及性能、系统间协同要求等基本特征[2]，因此操作更加复杂，影响更加广泛。

在企业内应当设立专门的车身平台部门来负责管理和协调车身平台开发。

2 车身平台化开发思路车身平台架构一般分为前舱总成、前地板总成和后地板总成。

车身平台化开发目标是要在满足平台产品需求基础上，增加共用零件，降低费用，缩短开发周期[3，4]。

2.1 前舱总成平台化开发前舱总成平台化开发的最大问题是要克服不同动力总成配置变化对车身碰撞安全性能的影响。

理论上，车身平台化设计必须依据高标准要求进行开发设计，同时做好低标准要求的设计保护。

由高标准要求向低标准要求的设计更改比较容易。

比如，若要降低物料成本，可以改用低强度的材料、减少加强板等；若要最大限度保持共用性，可通过内饰件和安全件的匹配标定来满足安全标准，而车身可以不做任何调整，完全实现共用。

同样，前轮胎包络应当考虑最大包络以满足所有配置的共用，发动机悬置、转向机构和副车架安装必须保证一致，前舱内较大的零部件布置（如空气滤清器、保险丝盒、洗涤液壶、蓄电池等）和基本的线束和管路走向（如空调管路、发动机进气管路等）也应考虑一致。

上海汽车公司某A级车平台开发时，仅对某传统小排量发动机和变速器组成的动力总成进行碰撞安全设计，目标设定为C-NCAP标准5星。

但是后续共用平台的车型规划出现调整，需要换装全新的高效小排量发动机和变速器动力总成（该总成质量、尺寸均增大较多），碰撞安全目标也增加到2012 E-NCAP标准5星。

因此，发动机舱必须进行重新布置，空气滤清器、保险丝盒、洗涤液壶等的重新布置使车身必须进行相应更改。

为了满足碰撞安全要求，前纵梁总成也进行了重新开发。

为了保持前纵梁外板沿用，新设计的加强板只能在现有条件下开发，因此受到很多限制。

整个更改虽然实现了前舱共用，但是费用昂贵，未实现最优设计。

由于前舱对碰撞安全性能影响巨大，需在车身平台化的前舱布置基础上，考虑吸能空间和碰撞传力路径的设计，而传力路径的布置将决定前舱的设计风格。

前纵梁末端可以设计成与前围板相连（图1），与 A 柱、门槛相连（图 2），或与地板相连（图3），其传力路径也因此各不相同。

若采用前纵梁和前围板横梁较低的布置，碰撞受力从地板传递，前围板可以采用镂空设计（图4），制动踏板等底盘零件实现模块化设计，不仅节约了装配时间，而且解决了左舵驾驶和右舵驾驶的车身前舱统一问题。

不同车身平台的设计风格统一，能实现不同车身平台上的零件最大化共用，而车身与整车其他系统连接的设计风格统一，将使跨平台共用更为容易。

图1 前纵梁末端与前围板连接图2 前纵梁末端与A柱、门槛连接图3 前纵梁末端与地板连接图4 前围板模块化设计2.2 前地板总成的平台化开发由于影响侧面碰撞安全性能的因素较少，因此碰撞安全性能对前地板的车身平台化开发影响较小。

车型要实现轴距加长，需要在前地板设计时为后端加长做好设计保护。

为实现跨平台共用，前地板应尽量做成总成式（图5）。

即中央通道与前地板焊接而成，仅通过中央通道零件的变化来配合变速器等底盘机构的调整，同时可以轻易实现车身宽度的增加。

图5 单片式前地板与总成式前地板车身与整车其它部件密切相关，在整车设计时必须考虑系统的配合问题。

前地板区域与内饰、电器、底盘等多个系统相配合，设计时需要统筹考虑。

典型案例是，上海汽车公司某车身平台在三厢车型基础上开发两厢车型过程中，出现了电器线束在原先布置路径上无法布置的问题（图6），三厢车型的电器线束通过前地板门槛内板与内饰门槛饰板之间时已无多余空间。

追查原因发现，由于两厢车型尾门电器设施和配置的增加，导致电器线束增粗，而原车型开发时未预留布置更粗线束的空间。

为了保证人机工程和内饰件的沿用，在三厢车型大量正式生产情况下，不得不对车身前地板总成及下车体总成零件进行大范围更改。

2.3 后地板总成的平台化开发后地板总成是车身平台化开发中变化较多的部分，车身变型基本都与后地板总成有关，三厢车、两厢车、旅行车等的变型形式基本都需要更改后地板总成。

因此，后围板及其匹配零件设计时应考虑到多种车型的变化，不能设计的过于复杂；轴距增加也是最常出现的变化，座椅板可以开发成多个零件的焊接总成，可以仅通过调整座椅板下板一个零件来实现轴距变化（图7）。

图6 电器线束在门槛上部布置空间图7 座椅板分段设计对于最常见的三厢和两厢车型的变化，后地板总成通常需要面对后纵梁的增加和缩短问题，这对高速后碰撞和低速后碰撞的设计提出了更高要求，需要同时兼顾。

以上海汽车公司某项目为例[7]，某A级车开发时规划首先是开发三厢车型，后纵梁虽然也按照欧洲标准的低速后碰撞和高速后碰撞要求设计，但并未考虑后续该平台上两厢车型的开发。

两厢车型的后舱结构相对三厢车型缩短了180 mm，造成高速后碰撞中后纵梁结构没有充分有效的变形空间来吸收碰撞能量，导致燃油系统（燃油箱与加油管路）周围结构发生显著变形，燃油系统存在泄漏风险（图8）。

为了满足RCAR和高速后碰撞要求，需要在已经很难布置的空间里继续增加加强板，在无法布置的位置只能增加泡沫材料（图9），不仅零件多、匹配复杂，而且成本增加很多。

图8 短后纵梁高速后碰变形图9 后纵梁总成更改若条件允许，应按照缩短的后纵梁或三厢和两厢车型两者同时进行开发设计。

若只能先开发较长后纵梁的车型，设计时一定要为较短后纵梁留有增加加强板或其它增强方案的空间。

3 国外车身平台化案例分析研究国外某汽车公司的最新车型平台发现，该平台前舱虽然未采用左右驾共用的方案，但是在配置不同动力总成情况下，前舱平台可以实现灵活调整，如图10所示，浅色为所有车型共用零件，深色为根据不同配置可以调整的零件，其中前缓冲梁为某车型单独增加的零件。

该前舱平台在配置尺寸、质量较大的动力总成时，前纵梁可以选择厚度为1.7mm的钢板。

在配置较小动力总成时，前纵梁可以选择厚度为1.5mm的钢板。

前围板横梁和前缓冲梁吸能盒也可以根据动力总成的变化选择不同材料强度等级和材料厚度。

选择较大动力总成时，可以增加前纵梁和副车架的连接件，以增加传力路径，保证满足碰撞性能。

图10 国外某车型平台化前舱设计该车前地板总成也采用了同样的设计思路。

A柱下部内板材料厚度可以根据配置的不同进行调整，地板第二横梁也可以根据车型情况增减（图11）。

该设计不仅保证了车辆性能，实现了最大化的零件共用，同时减轻了整车质量，实现了最优化设计。

图11 国外某车型平台化前地板设计该车后地板总成同时考虑了两厢车型、三厢车型和旅行车的特殊需求，除了后围板外，仅需更换几个小零件就能实现整个后地板总成的共用（图12），大大降低了开发周期和实际生产费用。

图12 国外某车型平台化后地板设计4 结束语车身平台化开发需要在全面掌握车身设计要点基础上，将平台化的特殊要点汇入设计思路中以指导设计。

车身平台化总的设计原则是，在综合考量整车各系统要求、法规、制造工艺等的前提下，以最高标准要求和限制条件来开发设计车身架构，则在低标准要求情况下可以灵活自如的对零件组合配置进行更改。

参考文献【相关文献】1 马钧，任云.整车企业产品开发战略发展趋势——基于平台的模块化发展战略.上海汽车，2010，1：36～40.2 杜淮林.浅谈车型架构的规划方法.上海汽车，2008，5：28～31.3 9th International Car Body Benchmark Conference.EuroCarBody 2007.4 10th InternationalCar Body Benchmark Conference.EuroCarBody 2008.5 张纯洪，吴迪.模块化生产对汽车产业的影响及其后发优势分析.科学学研究，2008，4：754～758.6 彭岳华.汽车车身架构开发研究.汽车与配件，2009，7：34～37.7 杨志刚，等.乘用车碰撞安全模拟与结构设计研究.汽车工程，2008，11：972～974.。