滑板底盘技术下——优势、市场与挑战
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更新时间: 2023/06/08

上一篇,我们从技术层面对滑板底盘技术进行了解析,包括非承载式车身的结构、CTC电池车身的一体化技术以及线控系统,并对Rivian和悠跑两家智能电动车公司的产品进行了介绍。作为下篇,本文从滑板底盘技术的优势与特征、轮毂电机的适用性、市场前景和挑战几方面对该部分内容进行补充。



01、前言

滑板底盘是专门为电动车设计的一体化底盘架构,将制动、悬架、电动传动系统和电池等部件提前整合在底盘,车企可根据市场需求快速打造不同车型。滑动底盘主要结构特征有:与整车相关的核心控制模块集成在底盘;可实现上下车体分离;整车实现全线控;降低研发成本,在合理价格内切换不同车身。一个简单粗暴的定义可表示为:滑板底盘=非承载车身结构+线传转向/制动系统+电池包与底盘一体化。早在2002年,通用汽车就提出了“滑板底盘”概念,并率先融合到一台名为Hy-wire的概念车上。到2021年,美国滑板底盘公司Rivian的成功上市及在资本市场的优异表现,带动滑板底盘概念彻底“破圈”,也引得越来越多的企业关注滑板底盘技术,并将在未来走向主流。

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02、 滑板底盘的技术特征与优势

滑板底盘主要有三大特征:


第一是底盘高度集成化,集动力系统、控制系统、热管理等多模块于一体,未来有望进一步融入自动驾驶、智能网联等更多尖端模块。


第二是全线控系统以及集成化的电子电气架构,车辆的加速、制动、转向等操作均通过线控方式实现。控制器和执行器之间通过电信号控制无需采用硬性连接,此外,全线控的实现将高度依赖于集成化的电子电气架构。


第三则是车身与底盘分体式研发,车身与底盘上下分离解耦开发,支持独立开发迭代。上部厢体支持多种不同结构及样式,进行个性化设置;底盘部分单独开发及迭代,只需定义好与上部厢体之间的各类接口的计算。

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滑板底盘的技术特征


滑板底盘具有高集成度、高通用率等优势,可实现车身与底盘分离解耦开发,缩短研发周期,降低研发成本,能够适配多样化的车型开发需求,系统部件高度集成于底盘上可为上部车身研发预留更多空间。
降低成本,缩短研发周期滑板底盘可实现车身和底盘的分离,上下车体独立开发,缩短研发周期。车身与底盘一体的新车研发周期长,难度高;车身与底盘分离解耦开发,可缩短研发周期。汽车行业新入局者若前期自己开发底盘会消耗大量资金,若采用第三方底盘可降低研发成本,更快推出产品。
高通用率,满足多种车型需求滑板式底盘平台能适配多种不同的车型,迅速满足多元化车型需求,应用于乘用车、皮卡,甚至商用车领域,实现“一底盘多用”,满足不同场景需求。高度集成化,预留更多空间滑板式底盘平台高度集成化,为上部车舱保留更多空间,将电池、传动系统、悬架、传动、制动等系统部件提前整合在底盘上,为上部车舱的开发提供更多可能。



03、 轮毂电机与滑板底盘更配吗?

首先向大家解释解释什么是轮毂电机:轮毂电机技术又称车轮内装电机技术,它的最大特点就是将动力、传动和制动装置都整合到轮毂内,因此将电动车辆的机械部分大大简化。通俗来讲,轮毂电机就是把电机直接装在车轮里,省掉半轴等传动部件。

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对于传统电动汽车而言,大多都是采用集中驱动的形式,所以变速器、传动轴、差速器乃至分动器都是必不可少的,而这些部件不仅重量不轻,同时让车辆的结构更为复杂,并且会侵占车内空间。但是轮毂电机就很好地解决了这个问题。除了结构更为简单之外,采用轮毂电机驱动的车辆,底盘上无需再去布置电机,可以获得更好的空间利用,同时也减轻了底盘的重量。同时轮毂电机由于四轮独立不干涉,因此可以通过搭配四轮独立转向,来实现更加多样化的转向模式,例如平行泊车、阿克曼转向、360度原地掉头等,让停车和掉头不再困难。


这么一看,好像轮毂电机优点多多,而且跟滑板底盘也挺搭的,但现实却是轮毂电机并没有被大规模地应用在乘用车上,主要是因为它有些先天性的缺点-簧下质量还没有被克服。


“簧下一公斤,簧上十公斤”是汽车行业内的共识,大致意思是簧下质量降低一公斤,整体取得的优化效果相当于簧上质量降低十公斤。而轮毂电机大幅度增加簧下质量,而汽车行业都想尽办法降低簧下质量。簧下质量对车辆性能的影响主要是舒适性、操控性、加速以及制动性能。车轮重量越轻,它的转动惯量就越小,从而能获得更短的加速时间,换来更卓越的制动效果,车辆操控就越灵活。惯性越小就意味着运动状态相对容易改变,当遇到凹凸不平的路面时,悬架就会根据路面的起伏情况快速做出反应,操控性能和舒适性自然会得到提高。因此轮毂电机无法用于乘用车,其舒适性太差。


另外一个问题就是轮毂电机散热困难:由于轮毂电机集成在轮毂内,散热环境差,容易导致电机过热,影响电机寿命。另外车轮摩擦生热加上电机发热,很容易造成轮胎的损坏。由于集成在轮毂中,所以离地间隙相对较低,那么在遇到雨雪、砂石、泥泞路段或者涉水路段的时候,比较容易受到冲击或者破坏,整体维修成本也会更高。


但轮毂电机的优势也不是其他驱动方式可以相比的:


从性能本身来看,轮毂电机技术具备更加运行高效、节能、轻量化、小型化等优点,能有效解决新能源汽车成本、能耗、舱体容积等问题,是未来电动汽车应用趋势。采用轮毂电机,在同等尺寸下可以获得更多的空间,并能够实现灵活、原地打转等各种各样的功能。


从发展趋势上看,随着技术的进步,L4-L5级的无人驾驶时代终将全面到来。当消费者不再需要驾驶汽车的时候,汽车产品定义不再是以驾驶为中心,而是会注重车辆的空间属性,而可实现四轮独立控制的轮毂电机可以更好地支持全自动驾驶。


04、市场态度与需求

原先主机厂设计燃油车时,主要是一体式车身,开发和设计是有一整套已成熟的流程,而这一设计流程复杂度过高、容错率也低,不易于产品的快速迭代。对于一些新进入者来说,研发电动车底盘需要新建团队,并且需要持续地投入大量的资金和时间,不利于快速杀出重围。在此种因素的加持下,滑板底盘作为一款高度集成且标准化的产品,确实存在一些市场机会。

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“主机厂”的定义已经发生了改变。不同类型的企业纷纷布局智能车时代,其中的一部分新进入者对硬件的关注度不高,更关注的是后端的用户体验,若滑板底盘可实现低成本、短开发周期的优势,他们也会愿意采用。比如滴滴的“达芬奇”计划,现阶段是与主机厂合作的策略,但滑板底盘的上述优势一旦显现后,采用滑板底盘的造车模式或许也会有可能,毕竟在产品定义的灵活度上相比主机厂会更好。
目前电动车硬件技术可以优化与创新的空间并不多,差距越来越小。在硬件趋同的大背景下,车企把实现差异化竞争的点放在了软件和用户运营上。原有的底盘开发流程已经改变,造车新势力如蔚小理,通过互联网思维从用户需求出发定义产品,主要是以用户需求驱动为先,从而倒推到产品设计,这也对底盘与车身的上下分离、解耦开发的方式提供了一定的机会。


05、滑板底盘的挑战

(1)线控技术是关键技术,但线控转向技术尚未成熟线控技术是滑板底盘最关键的技术之一,特别是线控制动(EHB/EMB)和线控转向(SBW)。上文也提到了,滑板底盘的优势之一就是上下分体式开发,要做到如此的话,就必须要去“机械化”,从而采用线控技术,才能真正做到人机解耦的驾驶体验。


当前线控转向技术仅停留于EPS,并未完全去除机械连接,转向信号还是来自于驾驶员的操作,无法真正实现驾驶员操作与车辆控制的解耦。而SBW完全去除了方向盘和齿轮接的连接,转向信号来源于算法,更符合自动驾驶的发展方向,但技术尚未成熟。


目前,市场上的滑板底盘大部分应用于半封闭且低速的场景,这类场景对冗余安全的要求不高,所以针对这类场景来说,使用EPS是“可以接受的”。但对于高速环境下,特别是乘用车领域,未来高阶自动驾驶必然由算法直接控制,SBW是不可回避的技术路径。


(2)轮毂电机适用性较低


有不少业内人士说可以在滑板底盘上使用轮毂电机,但轮毂电机不太可能在短期内应用在滑板底盘上。主要原因是:第一,技术尚未成熟;第二,产业成熟度不够,国内可选的轮毂电机供应商较少,成本较高;第三,增加了簧下质量,会影响车辆的操控性能。


对于商用车来说,轮毂电机会应用在一些特殊场景的车辆底盘,比如无人货运等。但大部分的低速商用车并不会使用轮毂电机,主要是因为成本高、实用性低,这与多数低速无人驾驶的理念是相违背的。


对于乘用车来说,大规模应用的概率更小。对于大部分受众群体来说(中低端车型),轮毂电机并不实用,更换成本非常高,反而会成为一种累赘,除非是非常高端的车型,作为一种卖点吸引消费者。


轮毂电机会是未来电动车发展的一个方向,但在产品的安全性和稳定性尚未取得大量可靠验证的前提下,其在乘用车领域的大规模推广必然会放缓。


(3)供应链方面的挑战


滑板底盘的玩家多数为初创型企业,当前的供应链体系尚未搭建完成,对于核心零部件的供应链掌控度也并不高。一方面,可选的核心零部件供应商并不多。从国内市场来看,线控制动(EHB/EMB)有部分国内供应商已实现量产,而线控转向(SBW)技术仍掌握在国际巨头手中,但线控转向技术的成熟度也尚早。另一方面,原有的供应体系已经非常成熟且固化,滑板底盘作为一种新进的产品形态,很难去打破原先的供应链体系。在滑板底盘前期尚未有销量的时候,供应链价格并不占优势。


06、小结

滑板底盘概念,要实现大规模部署,并且覆盖不同品牌车型的要求,在实际操作层面仍然面临很多需要克服的难题。而作为生产力工具,比如无人配送小车、商业用途车辆,可行性似乎更为合理。事实上,不管是滑板底盘,还是造车,资本市场关注的是长期的市场规模潜力,而不是所谓的技术和商业模式的吹牛。滑板底盘技术要想获得各大车企认可并普及,还有一条很长的路要走。