传统燃油车悬架的局限性
对于使用地板下平板电池的电动汽车，电池宽度主要受侧面和柱子碰撞时的门槛侵入量以及后悬架形式和前车身拓扑结构的限制。动力电池的长度主要受后悬架形式和车身拓扑结构的制约。
后悬架空间比前悬架更丰富，因此衍生出各种形式的后悬架。传统燃油车的后悬架大致可分为以下几类：
1）扭力梁式悬挂，又称滑板车悬挂。这种悬架对轮胎弹跳几乎没有主动控制，并且天生就容易过度转向。一些扭力梁悬架使用瓦特连杆来增加车轮横向支撑，但仍然不能主动控制车轮前束和外倾角。在纯电动汽车上，驱动电机不能布置在扭力梁悬架的中间，扭力梁的存在会严重限制动力电池的长度和宽度，所以这种悬架不适合电动汽车. 但是现在很多传统架构的电动车还是使用这种悬挂，一般都是继承自燃油车的雏形。
图 30 扭力梁后悬架
2）麦弗逊后悬架，又称双连杆、三连杆和连杆支柱后悬架。由两个横杆和一个拖臂组成。其中一根横杆与纵臂到下摆臂一起工作，与支柱一起控制车轮外倾，另一根横杆控制车轮前束，纵臂还可以控制车轮的X方向位置。虽然看起来和麦弗逊式的前悬挂很不一样，但功能却大同小异，都是用在老凯美瑞和老蒙迪欧上的。这种悬架在车轮外倾控制方面存在先天不足，横向支撑也很差；为了提高轧辊中心，下连杆一般比较长，不能布置驱动电机；动力电池的宽度也是有限的。
图 31 麦弗逊后悬架
3) 纵臂多连杆后悬架。在麦弗逊式后悬架上增加上摆臂成为A级和B级车上最常见的多连杆悬架，一般称为四连杆悬架，也称为欧式纵臂悬架或叶片臂悬架. 这种悬挂在君越、福克斯、新汉兰达、现代名牌等各种车型上都有使用，其性能优于麦弗逊式悬挂，但由于拖臂的存在，X方向的位移比较大在跳轮过程中。，轮控还是有缺陷的。
图 32 纵臂多连杆后悬架
纵臂后悬架调整后，具有布置驱动电机的能力，比如大众BUDD-e概念车，大众混合动力车就是用这种悬架来承载后驱动电机。但由于拖臂的存在，动力电池的宽度受到很大限制。
14 种电动汽车后悬架选项
如前所述，扭力梁、麦弗逊式和刀臂式后悬架不适用于纯电动汽车。纯电动汽车悬架应在图33所示的H臂悬架和五连杆悬架之间进行选择。这两种悬架都是双叉臂悬架的变体，只是前者将下叉骨变形为H型臂，而后者将上下叉骨都变为连杆。两种悬架形式都属于高端悬架，可以调节良好的底盘性能。不同的是，H臂的刚度更好，可以获得更清脆的路感，而五连杆悬挂会更舒适。.
图 33 奥迪 Q5 后悬架由 H 臂改为五连杆
目前已经推出的全新电动汽车架构产品，后悬架主要采用H臂形式。如特斯拉系列、捷豹I-pace和法拉第未来FF91。从公布的图片来看，大众MEB平台采用的是五连杆后悬架。由于没有拖曳臂，两种悬架对电池的宽度都没有限制，电池的宽度可以满足碰撞需求边界。
由于H臂悬架利用H臂上的连杆来抵抗转向节的侧翻，而且H臂本身的尺寸比较大，因此后轮的最大转向角小于五连杆悬挂。采用五连杆后悬架的大众MLB evo平台可以实现10°的后轮转向角，而H臂悬架车型的后轮转向角一般不能超过4°。
从设计上看，H臂悬架各连杆的功能解耦较好，开发难度远低于五连杆悬架。
H臂悬架可以通过下H臂本身内侧两点的限制来完全限制车轮在X方向的运动，侧翻也受到H臂上的小连杆的限制. 五连杆通过各连杆的配合来限制转向节的运动。为了保证后转向节在前后方向和转向方向上的有限刚度，需要在X方向上延伸至少两根杆的内硬点。实现更好的后轮机械控制。
图 34 五连杆悬挂硬点分布
因此，理论上，五连杆后悬架比 H 臂后悬架对电池长度的限制更大。虽然经过精心设计，五连杆悬架体可以放置在轮胎侧凸内，但安装连杆的副车架对电池长度也有影响，如捷豹 I-pace 和大众 MEB 的比较所示图35中的平台。此外，五连杆悬架在宽度方向上所占的尺寸通常比H臂略大，这使得后桥驱动电机的布置更加困难。
图 35 I-pace H 臂悬架（左）和大众 MEB 五连杆悬架（右）对电池长度的影响
因此，我们的观点是，H臂后悬架比五连杆后悬架更适合纯电动汽车，开发难度也更低。H型臂悬架的主要承重部件是下臂（H-arm）。由于电动车一般比同级别燃油车重20%，且重心向后，所以下臂的受力远高于传统车辆，必须在设计上保证足够的强度。
15 身体击中拓扑
对于传统燃油车，正面碰撞过程中的力传递路径如图 36 所示。前轨的冲击力一部分传递到地板导轨，另一部分分配到门槛导轨和中央通道.
图 36 传统汽车在正面碰撞中的力传递路径
对于电动汽车来说，将扁平式动力电池布置在地板下旋转轮胎有几种车，需要为电池腾出空间，所以从前轮胎内侧延伸到地板下部的传力纵梁将被打断。因为没有排气管，所以车身中的通道是不存在的。因此，我们预期的传力路径是前端吸能箱-前纵梁-摇臂梁，如图37所示。但是，这种传力路径很难实现。主要原因是前纵梁与窗台梁在Z、Y方向距离较大。
图 37 预期电动汽车正面冲击力传递路径
电动汽车的车身拓扑设计应至少解决前纵梁与门槛梁在一个方向上距离过大的问题。因此，出现了两种解决方案，分别侧重于减少 Y 和 Z 间距。
第一种方案，为了平滑过渡到 Y，保留楼板纵梁，如图 38 所示，我们将此方案称为楼板纵梁方案。为了布置电池组，地板导轨向外偏移，并且前导轨的根部向外弯曲以与地板导轨重叠。
图 38 楼板纵梁方案
地轨方案在传统燃油车的基础上比较容易实现，所以国内油电车型采用该方案，而国外传统车企雪佛兰Bolt、日产聆风等开发的车型也采用该方案。但这并不意味着地轨方案落后。比如法拉第未来FF91，作为一款全新架构的电动车，也采用了地轨方案。
地轨方案最大的缺点是电池宽度有限，只能达到车身宽度的60%左右，影响车辆的续驶里程。
为了增加动力电池的宽度，可以对地板纵梁方案进行一些改进。比如捷豹I-pace就采用了类似短斜梁的结构来代替贯穿前后的地板纵梁。短斜梁前端与客舱纵梁端部相连。后端搭接在横梁上，如图39所示。这样可以将动力电池的中后部做得很宽，但前端必须收窄以适应短斜梁，所以动力电池呈滑板形状，如图40所示。
图 39 连接前纵梁和横梁的 I-pace 斜梁结构
图 40 I-pace 的滑板电池
方案二以减小Z向间距为目的，前纵梁截面高度向下增加。这种方案称为前纵梁深化方案。前纵梁截面Z尺寸较传统轿车增加约50-80mm后，吸能能力明显提升；窗台梁在 Z 方向会有一定的重叠。前纵梁加深后，偏移碰撞时对前面板的侵入性将得到显着改善。
前纵梁深化方案的最大优势是无需地板纵梁，电池可以充分利用左右门槛梁之间的空间。
特斯拉Model X、Model S、蔚来ES8等一些新兴电动车企业的产品，都采用了前纵梁加深方案，如图41所示。这种方案带来的一个问题是，加深的前纵梁干涉驱动半轴旋转轮胎有几种车，必须在前侧梁上开一个孔或一个槽口，以避免半轴运动包络。
图 41 特斯拉的前轨
无论是采用楼板纵梁方案还是前纵梁深化方案，都需要在电瓶前部（前墙板与楼板重叠处）布置一根粗梁，使荷载在一个正面碰撞可以从前纵梁转移到两侧的窗台梁上。有效交付。
无论采用何种方案，都需要保证前纵梁与门槛梁之间的过渡结构光滑，否则在正面碰撞时该部分容易弯曲。过渡结构设置在驾驶员脚踏板与前轮外罩之间。为保证其运行顺畅，很可能会占用脚踏板的空间。只有搁脚板和R点可以后移，会影响车厢的空间利用率。. 这个问题尤其明显，因为轿车的脚踏板比 SUV 低。在图 42 所示的特斯拉 Model S 中，纵梁和门槛梁之间的过渡件导致驾驶员的脚向后移动，因此其 CP 点相对后移，也浪费了部分座舱空间。
图 42 Tesla 支撑板后移
前纵梁与门槛梁或地板纵梁之间的平滑过渡通常会占用动力电池前端两个角的空间，因此大多数动力电池不是直角矩形，而是采用一个狭窄的前端。比如Bolt和FF91的动力电池，前端明显收窄成圆角，但没有I-pace电池那么夸张。
16 车身侧面碰撞拓扑
考虑到电动汽车对电池寿命的要求，动力电池一般设计得比较宽，车身两侧预留的碰撞变形区域比较窄，所以车身侧面碰撞的拓扑结构设计应重点保护动力电池。在50公里侧撞和32公里斜柱碰撞的条件下，要保证车身结构的变形区域控制在电池模组之外，不能撞击和挤压模组。通常，侧面碰撞时车身的变形比较容易控制，但柱子碰撞比较困难。
对于保留地板纵梁的车型，最安全的解决办法是把门槛梁加粗，宽度大于140mm，地板纵梁宽度大于80mm，门槛之间留80mm以上的间隙梁和楼板纵梁作为缓冲区。，如图 43 所示。也可以在摇臂和地板导轨之间设置支撑，以吸收侧面碰撞的能量。
图 43 横梁与纵梁之间的缓冲区
上述方案可以从容应对侧撞和立柱碰撞情况，但横梁外缘与电池架侧梁的Y方向距离通常需要大于300mm，电池宽度包非常有限。
为了提高空间利用率，可以减少甚至消除地板纵梁和窗台梁之间的缓冲区。然后在电池架侧梁与模组之间或电池架侧梁与模组之间预留一定的间隙，作为碰撞缓冲，两者之和要求大于50mm . 这样可以在左右两侧节省约100mm的宽度来布置电池模块。
无地板纵梁的车型，门槛梁宽度应大于160mm，外侧弱，内侧强。还要求电池架侧梁两侧的间隙之和应大于50mm。如图 44 所示。
图 44 电池侧梁两侧的缓冲器
有人建议将电池框架结构作为重要的力传递路径，在发生碰撞时承担部分碰撞载荷。我们不同意这个想法。我们的观点是，电池框架要坚固，与车身的连接要加强，这样可以有效保护电池模组，提高车身的整体刚性；但同时，要尽量减少碰撞情况下电池架承受的负载，以确保高压安全。因此，可以通过增加材料厚度或升级材料等级来加强电池框架的侧梁，但应尽可能减小侧梁的宽度。
17章总结
电动汽车后悬架应摒弃其他传统燃油车悬架形式，只采用H臂形式。传统的车身导轨结构会被电池打断，需要新的车身拓扑设计。前纵梁到窗台梁的过渡设计尤为重要。该区域会影响正面人体的设计原点。这个问题在汽车的设计中会特别明显。为应对侧撞和立柱碰撞，门槛梁必须足够坚固，电池架侧梁两侧应有足够的缓冲空间。
18 全文摘要
我们使用三篇文章来勾勒出一个免费的 BEV 架构。对于一个合理的纯电动汽车架构，我们认为应该具备以下特点：
在实际开发中，企业必然会受到过去平台的成本、供应链、惯性等一系列约束，使得产品不可能完全按照上述架构进行设计。不过，我们认为纯电动汽车应该逐渐向上述架构方案靠拢。例如，基于传统汽车结构的BOLT在地板下使用了一块平板电池。造型方面，前后悬缩短，CP点前移。另一个例子是新推出的荣威X。地板下平板电池，基于后轮驱动的驱动和H臂后悬架。
因此，我们应该在顶层设计层面考虑纯电动汽车的架构，避免后期进行破坏性修改。即便是在传统架构的基础上进行开发，也要尽量向完美的纯电动架构靠拢，不能只在燃油车的基础上进行“补丁”式的自适应改进。