電動汽車充電口蓋系統的設計開發

范明華，李妙，湯飛，尹楊平，李小林，吳迪，張琦

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電動汽車充電口蓋系統的設計開發

范明華，李妙，湯飛，尹楊平，李小林，吳迪，張琦

（奇瑞商用車（安徽）有限公司，安徽 蕪湖 241009）

電動汽車的充電口蓋是可以翻轉的開啟機構，用于充電口的保護，并提供充電設備接口的通道。充電口蓋外表面需要與前格柵外表曲面匹配。文章針對在前格柵上設計開發了一種電動汽車的充電口蓋系統，采用拉線和雙鉸鏈的方式有效的控制了開啟機構的成本，解決開啟格柵過程中的平度、間隙面差等質量問題。

充電口蓋；機構布置；結構設計

前言

隨著新能源汽車的快速發展，目前新能源汽車的充電口蓋設計結構形式多樣，常見的充電口蓋結構有四連桿鉸鏈加按壓鎖、四連桿鉸鏈加鎖銷、單軸線鉸鏈加按壓鎖、單軸線鉸鏈加鎖銷等，其中鎖銷又有機械拉線驅動鎖銷和電動驅動鎖銷等形式。本文主要介紹一種應用在前格柵位置的雙四連桿鉸鏈加機械拉線鎖銷結構的充電口蓋開啟系統。

1 充電口蓋的布置與設計

1.1 設計輸入

充電口蓋的設計輸入包括格柵A面，充電口布置數據，車身發動機艙數據，電動機、空調、電器線束等前艙布置相關數據。

1.2 充電口蓋的布置

充電口蓋在造型設計時，已經通過分塊線進行了定義，工程部門需要解決的問題是，根據相關設計需求判斷區域布置是否合理，主要考慮充電操作過程的人機，另外還要考慮鉸鏈、鎖體結構的布置空間。

充電口蓋的區域確定后，應根據CAS面制作詳細的斷面圖，包括結構布置和間隙斷差等要求。

1.3 充電口蓋四連桿鉸鏈結構設計

充電口蓋的四連桿鉸鏈左右各布置一個，鉸鏈的運動平面應與整車坐標系Y軸垂直，這樣才能保證左右兩個鉸鏈在運動過程中保持同步。

1.3.1鉸鏈四連桿機構尺寸定義

在進行四連桿鉸鏈設計時，應首先確定鉸鏈的四連桿機構尺寸，四連桿運動機構的設計應符合以下原則：

（1）四連桿機構圖是線框簡圖，但設定尺寸時需考慮最終旋轉臂的寬度尺寸，同時還要考慮最終結構與周邊件的預留安全距離，安全距離預留5mm以上。

（2）四連桿機構開啟到最大角度時，兩個旋轉臂應通過交叉點，可實現充電口蓋的翻轉鎖止，使充電口蓋保持在最大開啟位置。

（3）四連桿兩個旋轉臂間距應盡量大，以增強四連桿的穩定性，保持左右兩個鉸鏈同步運動。

圖1

1.3.2鉸鏈及彈簧設計

根據已經定義好的四連桿機構尺寸，可以對鉸鏈和彈簧進行詳細的設計，應符合以下原則：

（1）鉸鏈本身具有較好的強度，材料一般選擇DC41，厚度可選擇2.0、2.5（mm)。

（2）在最大開度時，鉸鏈應設計限位結構，并設置緩沖塊，減輕充電口蓋開啟時的碰撞異響。

（3）彈簧材料一般選用65Mn，采用扭簧形式，不占用過多空間，并可提供足夠的彈力。

1.4 充電口蓋鎖止機構設計

鎖止機構為機械拉線控制的鎖銷結構，鎖銷可與鉸鏈上預留的孔配合實現鎖止，也可以與充電口蓋上預留的鎖孔配合實現鎖止。左右鎖體用拉線與分線器連接，在分線器實現兩股拉線合成一股拉線操縱。

1.4.1鎖體和分線器設計

拉線控制的鎖銷結構包括鎖體外殼、鎖銷、復位彈簧幾個部分，結構比較簡單，但設計需注意以下幾點：

（1）鎖銷伸縮方向應與鉸鏈運動平面垂直，避免鎖止不緊或鎖止困難。

（2）鎖銷與鎖體外殼的配合，滑塊與外殼的配合，都可沿運動方向做線接觸，避免面接觸，減小摩擦阻力。

圖2

（3）外殼應盡量保證滑塊運動空間的密封，避免水或灰塵進入運動空間造成卡滯。

（4）分線器滑塊在外殼中滑動，沿滑動方向應有一定長度的重疊量，避免滑動過程中因兩股鎖體拉線拉力不同而發生旋轉，導致鎖體運動不同步的問題。重疊量即滑塊長度建議為40mm。

1.4.2鎖止機構拉線的設計

鎖止機構拉線是指左右鎖體和分線器相連的拉線。設計過程主要需注意拉線走向：

（1）拉線固定在格柵本體上，需在格柵本體上設計若干定位卡扣，確保拉線在本體上的走向一定。

（2）拉線的彎曲半徑不小于80mm，若彎曲半徑過小會導致開啟力過大。

1.5 格柵本體和充電口蓋板設計

格柵外表面以造型A面為準，內部結構需詳細設計，留出容納鉸鏈的空間，同時考慮鎖機構的布置。

2 充電口蓋開啟機構及拉線的布置與設計

機械拉線式開啟的充電口蓋，在前門檻內側設計一個開啟手柄，通過拉線將手柄的位移量傳遞到充電口蓋鎖體上，使鎖銷縮回，脫離鎖止孔，充電口蓋在彈簧的作用下自動彈開。

2.1 設計輸入

充電口蓋開啟機構的設計輸入包括前門檻數據、地毯數據、前地板數據、側圍數據、前圍板數據、線束數據、立柱護板數據等。

2.2 手柄機構布置及校核

手柄機構的人機工程校核

（1）充電口蓋開啟手柄下方應與地毯保留5mm左右間隙，方便操作者手指伸入手柄下方，向上提拉開啟動作。

（2）對手柄機構的安裝位置，應根據駕駛員的操作范圍進行校核，手臂長度距離根據轎車適用人群，在GB10000- 1988中選定，如有多個值時，應使用要求較高的值。

2.3 充電口蓋拉線布置

布置過程需注意：

（1）拉線走向應盡量與前艙線束保持一致；

（2）拉線最小曲率半徑不得小于150mm，接頭、彎轉部位可以放寬至100mm，但其范圍角度不得超過30°。

（3）拉線應避開車體上的鋒利刀口（如切邊、孔邊緣等）。

（4）拉線在各部位的裝配，包括穿越和固定，應具有可操作性和方便性，能夠適應流水線作業。

3 結論

近年來，新能源汽車新車型不斷涌現，其充電口蓋開啟系統形式多樣，不同的汽車企業有著不同的設計思路。本文只是對布置在前格柵部位的機械控制充電口蓋系統進行了概述。放眼未來，充電口蓋系統的設計與其他汽車系統的設計一樣，會向著更加智能、更加便利、更加輕量化等方向發展。我們應抓住新能源汽車發展的機遇，認識到新能源汽車子系統的獨特性，積極探索新能源汽車系統的創新方向，調整產品研發的新思路、新策略、新舉措從而適應新時代的新要求，積極進行產品創新，從而不斷增強中國新能源汽車工業的研發實力。

[1] 姜立標.現在汽車新技術[M].北京:北京大學出版社,2016.

[2] 李朝暉.汽車新技術[M].重慶:重慶大學出版社,2012.

Design and development of automobile battery charge cover system

Fan Minghua, Li Miao, Tang Fei, Yin Yangping, Li Xiaolin, Wu Di, Zhang Qi

( Chery Commercial Vehicle（Anhui）CO., Ltd, Anhui Wuhu 241009 )

The automotive battery charge cover is a kind of closure system. The main fuction is to cover up the battery charging port and provide a safe passage for the charging gun. And the cover outer surface is consistent with the front grille so it also has a decorative effect.

battery charge cover; structure package; design structure

U467

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1671-7988(2018)20-01-03

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1671-7988(2018)20-01-03

范明華，就職于奇瑞商用車（安徽）有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.20.001