【汽车关键轻量化技术开发与整车的集成应用】汽车整车设计与产品开发要点何在？| 公益讲座

“汽车开发的成功80%取决于设计。一部好的整车开发项目，应该达成多个组成、多个系统及多个目标的平衡设计。”1月27日，由机械工业出版社和中国汽车报联合推出的汽车性能集成开发实战系列直播课程中，研究员级高级工程师、国务院特殊津贴专家、科技部评审专家、全国优秀科技工作者、中国汽车工业优秀科技人才、中国兵器装备集团领军人才、长安汽车公司产品CEO、高级总工程师、公司新闻发言人吴礼军带来一场“汽车整车设计与产品开发”的直播课。

讲座从汽车结构设计、产品平台化开发、总体及各主要部分涉及、汽车法规设计及整车试制等方面，全面系统地介绍了汽车整车设计与产品开发的主要内容及流程，并在线回答了网友提问。

01 整车结构设计：满足条件环境及消费者需求

汽车整车结构设计，是设计工作提纲挈领的重要基础。“汽车整车结构设计是主要以实现连接、布置、尺寸和功能为主的设计。”吴礼军讲到，其中主要包括平台开发、总体设计、BM管理、总布置设计、造型设计、动力设计、底盘设计、电子电器设计、车身设计、内外饰设计、热系统设计、尺寸工程、法规设计、试制设计及试验验证等多个方面的内容。

“结构是载体，性能是表现。”吴礼军说，在整车技术集成方面，包括通过系统匹配和调校，将汽车的各总成及部件有机地结合，实现汽车整体结构要求及性能目标的开发过程。汽车整车集成，分为结构集成和性能集成。整车集成开发 ，是基于整车性能目标为前提，自上而下进行层层分解，将汽车的各系统、各总成有机地结合在一起，对系统进行匹配和精准调校，并对目标进行有效的管控及平衡的过程和方法。

在谈到汽车整车结构设计与性能设计时，吴礼军表示，广义上，汽车性能是指汽车能适应各种使用条件、满足消费者使用需求及社会环境需求的能力。同时，也是指与整车产品有关的各项性能指标的综合体，是用户能够感知和判断产品优劣的感受。

对于整车集成开发的平衡 ，主要包括三级。一级组成平衡，即项目管理的成本、质量和进度的平衡，设计开发过程是一种动态平衡关系；二级组成平衡包括产品设计、性能设计、造型设计和总布置设计也需要平衡；三级组成平衡包括性能设计内部的多重属性、产品内部多个领域的设计等。

在吴礼军看来，整车产品开发流程，是基于产品开发的基本业务逻辑，通过对历史车型开发经验的系统性总结，充分考虑业务和能力发展，结合企业研发组织管理模式形成的一套结构化、标准化的指导产品开发过程的文件体系。产品开发核心的业务逻辑基本上大同小异，基本遵循方案策划、概念开发、工程设计、样车试验、投产上市五大过程。

“平台化开发，包括策划、平台架构及系统方案选择与产品衍生策略、平台零部件通用化策略。”吴礼军介绍， 汽车平台化开发是全球汽车企业经过多年实践，总结出的产品高效开发的系统化思维和解决方案。其基于一个基础平台架构，衍生出满足不同细分市场需求的产品开发模式；通过设计接口尺寸一致且不同性能参数的模块，组合成不同尺寸和性能风格的汽车；最大限度地满足市场客户需求。2000年前后兴起的平台化浪潮席卷全球各大汽车企业；平台化已经从单纯的技术开发向汽车全生命周期各环节渗透。

他表示，平台零部件通用化策略，识别需要固化的要素和可变化的要素，并通过“五化设计”实现产品间零部件的最大化通用。

02 总体设计：市场需求与专业技术的结合

“总体设计包括整车技术方案设计、技术参数设计、整车动力性与经济性仿真设计、整车技术状态设计、整车开发对标分析等。”吴礼军表示，汽车总体设计是将市场需求和专业技术有效结合的桥梁和纽带，是市场语言转化为工程语言的关键，是整车项目开发中的牵头专业。汽车总体技术既有整车及平台技术方案研发设计类的专业技术深度，又有整车技术状态管控等系统工程类的管理广度 。汽车总体技术作为整车开发过程中综合性很高的专业，需要平衡市场与产品、整车与零部件、计划与风险等多纬度需求，实现最终输出满足市场需求，符合法规、技术要求的平台及整车级设计方案。

整车开发中的对标分析，同样十分重要。吴礼军表示，这是产品项目开发过程中的一项重要工作，是提前规避问题、打造产品竞争力的一种工具。按照对标层级分为整车及零部件级对标，其内容包括性能、结构、质量、成本、设计策略对标等。

在汽车设计中，人机布置是必须考虑的因素，其目标是满足人的使用需求，但由于技术或成本等原因满足100%的需求往往是不可能实现的，因此人机布置是在一定的设计标准下选择特定的人体进行的布置。全球汽车行业内多数采用美国汽车工程师学会（SAE）标准作为人机布置的设计标准。

在布置验证环节，按照验证的对象不同，可分为基于3D数据的虚拟验证和基于模型、杂合车或工装车的实物验证。其中，前者主要方法包含数字化电子样车（DMU）检查、软件仿真等；后者主要方法是主观评价。

吴礼军指出，策略设计是承接产品定义，并结合目标用户需求、行业趋势、竞争环境等要素，进一步从设计专业的角度明确设计方向。主要从三个方面着手，一是用户研究，汽车造型设计需要以目标用户需求为导向；二是趋势研究，汽车造型设计需要保证汽车量产上市时是符合未来用户审美趋势的；三是家族化定义，汽车造型设计需要符合公司整体的家族化定义，维持稳定统一的品牌形象。

底盘设计，汽车底盘作用是支承、安装汽车发动机及其各部件、总成，接受发动机的动力，使汽车产生运动，保证正常行驶、转向和制动。传统底盘由传动系统、悬架系统、转向系统和制动系统组成。

在电子电气设计中，根据功能、特点和层级将其分为电子电气架构、网络通信与诊断、电路设计原理、人机交互、起动与电源系统、线束系统、照明系统、智能车控系统、操纵与信号装置、智能化系统等部分。

汽车车身设计，是设计中的重要一环。车身的作用是承载驾乘人员和货物并负责安装汽车其他系统零部件，按承载方式可分为承载式、非承载式和半承载式车身。车身由上车身和下车体组成，其中上车身包括上车体和闭合件，上车体包括顶盖和侧围，闭合件包括发动机舱盖、翼子板、车门、背门、玻璃、天窗、加油口盖等，下车体包括发动机舱、前后地板等。

汽车法规设计必不可少。吴礼军表示，汽车产品开发，都是先法规，后设计 ，满足法规要求是产品研发设计的必要条件。产品只有满足法规要求，通过国家汽车主管部门的认证，才具备生产、销售和注册登记的资格。

汽车法规设计，重点围绕《公告》、3C认证、相关环保法规，在汽车产品全生命周期内，保证汽车产品顺利通过国家汽车主管部门的认证和各级市场监管部门的监督检查，而开展的一系列法规工作，包含汽车产品法规管理、认证和法规一致性核查等工作 。

03 整车试制：满足目标用户使用要求

整车试制工作贯穿从项目启动至项目结束的各个阶段。吴礼军表示，整车试制的特点：是以满足验证需求为前提，并充分考虑成本、周期、工艺等因素后可对产品进行简化制作。整车试制分类：在整车研发中，根据交付物的不同，将整车试制分为样车试制、模型试制与样件试制。

试制开发流程，是基于杂合车与工程模型的试制开发流程，设计数据冻结前通过杂合车与工程模型进行验证，冻结后进行设计样车制作。该模式优点，是实物更早的介入项目开发验证，使各项试验大大提前，杂合车与工程模型的制作，方案调整更灵活，时间及费用成本也更低。设计样车再设计数据冻结后启动制作，可与工装车共用模具，从而降低了设计样车制作费用。

整车开发验证，是依靠先进的传感技术与检测技术，采集汽车的各种具有某些特征的动态信息，并对这些信息进行各种分析、处理和区分，识别并确认其异常表现，预测其发展趋势，查明其产生原因、发生部位和严重程度，提出针对性的维修措施和处理方法的技术。

试验管理流程，以市场用户要求和实际使用条件为驱动，在产品开发的初期将其整车的开发目标逐级分解到整车属性要求、系统要求和零部件。经过零部件、系统、整车逐级进行试验验证，最终确保汽车产品在投产上市之前能得到全面、有效的试验验证，满足目标用户使用要求，提高产品美誉度。

其中，整车道路耐久试验，是为了模拟目标用户的使用情况，将调研得到的道路状况、载荷、载重量、车速、操作载荷、操作频度、人为条件等可能导致汽车发生故障的载荷没有遗漏地反映在试验方案中。基于目标用户的使用情况建立了与用户使用相关联的试验场试验方案，保证通过整车耐久试验验证产品在市场上具备较高耐久品质。

碰撞试验，主要对整车被动安全进行测试，主要包括正碰、侧碰、角度碰、偏置碰、后碰、柱碰、等速对碰等各种不同工况的全球所有安全标准的试验开发 和验证能力。涵盖中国、欧洲的安全标准。

在直播课的最后，吴礼军还在线回答了部分网友的提问。

问：什么是正向开发？正向开发与逆向开发有什么差异？

答：逆向开发就是参考或复制别人的技术，是“知其然不知其所以然”，正向开发就是“知其然也知其所以然”。其中有两个特点，一是底盘的“硬点”是自己设计的，包括其中的XY坐标是自己找的，那么就是正向开发。二是看性能目标如果是倒推的，属于逆向开发。而正向开发是先设计目标，例如先设定整车的噪声值，再分配给发动机、动力系统、底盘各自的噪声值，这属于正向开发。

问：车高是怎么设计的？主要包括哪些内容？

答：主要包括五个方面，即车轮直径加大、转向节的点升高、减震器加长、座椅底部加高、头部空间加高。

问：新能源汽车的车身设计与传统汽车有什么不同？

答：既有相同，也有不同。相同点在于，“四门两盖”都是相同的。不同点在于，新能源汽车的车体下部因为动力电池占据空间较多，因此，能耗成为新能源汽车的车身设计首先要考虑的因素。其中包括两个方面，即一是车身造型风阻要小；二是轻量化，大量采用铝合金，局部成本较高，但相对于整车而言并不算高。

文：赵建国 编辑：蒙轩 版式：赵方婷