轿车蓄电池支撑系统应用六西格玛实例

根据前舱系统空间限制和蓄电池系统特点，天行健管理顾问经过对多种车型的调查研究了解，开发了四种蓄电池支撑系统布置方案：方案1为前后方向布置；方案2为内对角线布置；方案3为外对角线布置；方案4为左右方向横向布置。

从11个性能方面为参考标准来对比考核这四种方案，采用普氏概念(Pugh)选择方法，最终选择出最优的且适于企业生产制造的布置方案。普氏概念选择的方法是从之前讨论收集的概念和想法中，整理出一组概念，对于这些最初的概念寻求增强这组概念的优点，根除或改进不足环节。它常用的方法是通过选择一个基准来比较其他概念。首先将方案1作为基准，将其他三种方案分别与方案1作对比。

由于方案1和方案4的蓄电池探出纵梁的长度较长，所以相应的支架尺寸应当较大。故方案1和方案4的重量要高于方案2和3；方案4同方案1类似但略小于方案1，故价格方面来讲，同样的材料成本但由于支架尺寸不一致导致后三种方案要优于方案1；由于方案2和方案3的蓄电池的质心位置落在纵梁上，且蓄电池与纵梁交错面较大，所以方案2和方案3的整体结构刚度要好于方案1和方案4。

由于方案1蓄电池的质心位置悬在纵梁外侧，所以支撑系统会有绕纵梁旋转的趋势，所以方案1的振动性能相对于其他三种方案要差；在正面碰撞的时候，方案1中的蓄电池会沿着X轴串动，可能会撞击左侧轮罩，方案3在正碰的时候蓄电池会沿外对角线方向串动，进而撞击左侧轮罩，所以安全性方面方案2和方案4比较有优势.方案3最差；耐久性方面四种方案类似；方案2和方案3相对方案1和方案4来说比较占空间；由于方案2和方案3的蓄电池相对与纵梁有一定的转角导致支架有一定的拔模角，所以制造性方面相对较差；易安装性、开发时间及售后维护方面，四种方案比较接近。

综合来看，方案2和方案4比较有优势，因此再将2和4作第二轮对比。可以看出，性能指标中的结构刚度、振动和耐久性是方案4的弱项，但是经过核算方案4的性能指标能够满足法规和工程要求；但是方案4由于支架相对简单，模具简单，所以在价格方面的优势符合低成本的策略；方案4的安全性指标更被客户关注，且对于寸土寸金的前舱布置来说方案4在布置可能性以及安装性方面更具有优势，故最终选择的布置方案为4。

根据对各种车型蓄电池系统对标调研，在布置方案4的基础上开发了四种蓄电池支撑系统的结构设计方案，方案1支撑系统由铁支架和大的塑料托盘组成，方案2由铁支架和一个铁的托盘组成，方案3由铁支架、塑料托盘和一个铁的加强托盘组成，方案4由铁支架和半个铁托盘组成，依然从11个指标来考核这四种方案的优劣。

将方案1作为基准，将其他三种方案分别与方案1作对比，方案2支撑系统全是铁材料，所以相对于其他三个方案支撑系统的重量要重一些；由于塑料成本比较贵，所以方案1的成本不具备优势；由于含有较多的塑料件，方案1的整体刚度和振动性能不如其他几种方案；耐久性方面，全为钢结构支撑系统的方案2和方案4要优于其他两种方案；方案3的零件数量相对较多，所以开发时间相对较长。综合来看，后面三种方案比较相近，但是都优于方案1，所以再将后面三种方案作了第二轮对比。

方案3、方案4比方案2的支撑系统的重量轻；由于含有塑料件，因此方案3的价格稍贵，方案4重量稍轻于方案2所以价格也低于方案2；因此综合来看，方案4更具有优势，因此最终选择方案4。

基于DFSS理论分别从蓄电池总成的布置及支撑系统的结构着手进行相关概念设计，然后根据性能指标采用普氏概念选择法对比考核了这几种方案的优劣，从客户和企业自身需求的角度出发，综合权衡各种方案的优劣确定了最终的布置方案以及结构设计方案，对于其他机械工程开发同样具有指导意义。

通过前期的调研明确客户需求，确定蓄电池最主要的问题和参数并作为概念设计的客观条件，同时将其转换为工程指标作为评判的标准，最后从众多的概念方案中依据普氏概念选择的方法，选择出最可行且最优的方案，经验证该方法有效改进了蓄电池支撑系统的整体性能指标，具有很好的工程参考价值。