純電動汽車充電基座布置要點

宋麗

（泛亞汽車技術中心有限公司）

純電動汽車相對于傳統燃油車最大的體驗區別在于能源的補給方式。傳統的燃油車僅需幾分鐘就可以加滿燃料，而純電動汽車則需要以充電的形式補充能量，這一過程所需的時間要遠大于加油的操作。一般純電動汽車會設置快充和慢充2 個充電接口，用戶時間充足的情況下建議使用慢充口對電池進行充電，充滿一次電大約需要6～8 h；快充口做為直流大功率充電口，主流車型充滿電都可做到1 h 以內。目前關于充電口的設計要求并沒有標準化的參考，文章從整車總布置的角度出發，結合客戶使用需求，得出了系統化的充電口布置要求，并對不同位置的充電口優劣做了對比。

1 充電口的布置要求

目前我國對于充電口的布置位置并沒有嚴格的法規要求，綜合來說，充電口在布置的過程中均要考慮到以下4 個方面。

1.1 整車安全要求

1.1.1 充電口的布置安全

在行駛過程中，充電口本身不帶電，但由于充電口通過高壓線連接到充電機，因此在布置過程中，需要考慮整車的高壓安全問題，盡量避免將充電口以及其線束布置在碰撞變形區內，以防撞擊過程中由于鈑金件的變形引起高壓線束被擠壓或者割斷，帶來相關的安全風險[1]。

1.1.2 充電線的布置安全

由于充電線均屬于高壓線，除了盡量避免布置在碰撞變形區內，還應考慮與周邊信號線的相對距離，以免對其產生電磁干擾，影響信號的傳輸。另外，為了考慮乘客的安全與心理感知，應盡量避免將高壓線布置在乘客艙內。

1.2 用戶使用要求

純電動汽車的充電頻率要遠高于傳統燃油車的加油頻率，因此充電時客戶操作的方便性也是布置充電口時必須要考慮的因素[2]。

1.2.1 充電口的位置高低

從人機工程的要求考慮，充電口不宜布置的過低，應在客戶正常的可視范圍內，并能輕松的完成充電槍的插拔動作。考慮中國95%的人體比例，應將充電口的高度設置在不低于空載地面線以上650 mm。

1.2.2 充電槍的插入角度

充電槍的插拔角度也需要在客戶舒適的發力角度內，由于這一角度與充電口的高度也密切相關，可以在確定充電口高度后，通過評估的方式確定。某車型充電槍的插拔方向與水平面夾角約為60°，如圖1 所示。

圖1 某車型充電示意圖

1.2.3 充電槍/口的可見性

由于慢充時間較長，再次使用車輛時駕駛員有遺忘充電的可能，充電口應盡量設置在車頭正前方或駕駛員一側的車身結構上，以保證駕駛員在上車時充電口的充電狀態可見。與此同時，也應通過一些整車控制措施來檢測充電口的工作狀態，保證充電插頭插合時，車輛處于不可行駛狀態。

1.2.4 充電口附近的狀態指示燈或照明燈

由于充電口均設置在車輛外部，用戶在給車輛充電時，無法觀測到車內儀表盤上的充電狀態，因此，用戶希望在充電口附近可以有標示充電狀態（是否充滿電）的信號指示燈，如圖2 所示。另外，在夜晚或者能見度較低的環境下需要充電時，也應有相應的引導照明裝置。

圖2 某車型充電指示燈示意圖

1.3 充電小門的布置要求[3]

1.3.1 充電小門形式選擇

考慮車輛外觀以及充電口的密封與安全性，整車都會匹配有充電小門對其進行遮蓋。目前市面上常見的充電小門有翻轉式與滑動式2 種。

1）翻轉式充電小門。翻轉式小門是市面上最常見的開啟機構，如圖3 所示。其與傳統車的加油小門基本一致。

圖3 翻轉式充電小門示意圖

2）滑動式充電小門?；瑒邮叫￠T一般通過連桿機構實現小門沿某方向的平行滑動，如圖4 所示。

圖4 滑動式充電小門示意圖

滑動式小門的背面不會外露，更加美觀。但連桿的運動較為復雜，成本高于鉸鏈旋轉臂，因此應盡量將快、慢充電口集成布置在同一處，以節省整車費用。

1.3.2 充電小門開關安全要求

充電小門從整車功能與安全角度考慮，應不能從外部直接開啟，需要通過車內控制或車輛電動鑰匙進行解鎖。另外，當充電小門開啟時，車輛內應有相關的警示提示。因此，充電小門上應考慮布置相應的傳感器信號裝置。

1.3.3 充電小門強度要求

純電動汽車充電頻率高，充電小門需要頻繁開啟或關閉。因此充電小門的結構剛度應不低于傳統加油小門的結構剛度要求（2.5 N/mm），另外耐久性能也要高于傳統的加油小門，并且其周邊搭接零件的剛度與強度也應考慮適當的加強。圖5 示出某車型將充電小門設計在翼子板上，翼子板需要增加焊接支架來增加局部強度。

圖5 某車型充電小門周邊翼子板加強框示意圖

1.3.4 小門開啟包絡要求

需要注意小門的運動包絡與充電口蓋的距離，推薦最小為8 mm，如圖6 所示。充電小門開啟后需避讓充電槍包絡以及手操作空間。

圖6 充電小門到充電口蓋的最小距離推薦示意圖

1.3.5 造型整體需求

充電口的布置位置與造型的關系也十分密切。一般來講，基于制造工藝要求，充電口門分縫線與側圍特征線的間隙應大于25 mm，至少保證15 mm，與側圍其他分縫線距離應大于25 mm，如圖7 所示。

圖7 充電小門開口與周邊特征線/分縫線的距離要求示意圖

1.4 充電座的設計要求

2015 年我國發布的《電動汽車傳導充電用連接裝置》標準（下文簡述為標準）中，涉及到充電口布置的要求主要有 2 點[4]。

1.4.1 充電座的防護要求

標準中，要求車輛側充電接口應有配屬的防護裝置，以確保插頭和插座未插合時滿足防護等級IP54 的要求。因此充電座保護蓋是不可忽視的，一般有彈開式、插拔式及充電小門集成一體式，如圖8 所示。

圖8 電動汽車充電座保護蓋形式

1.4.2 電子鎖的解鎖拉索布置

在充電過程中，充電槍與充電接口應具有鎖止功能，防止充電過程中意外斷開。而為了防止電子鎖失效，也需要在車輛插座上安裝備用的機械解鎖裝置。目前機械解鎖裝置一般通過拉索實現，拉索一般布置在靠近充電基座附近的位置，如圖9 所示。

圖9 某車型充電槍拉索位置示意圖

2 充電口的布置位置

充電口在整車的位置選擇一方面要考慮充電裝置，另一方面要考慮整車驅動系統的整體布置。

2.1 充電裝置簡介

純電動汽車的快充常見的充電方式大致有以下3 類[5-6]。

2.1.1 便攜充電

便攜充電是指使用隨車附帶的便攜充電線連接普通家用插座充電，如圖10 所示。由于充電速度慢，該方式只能做為一種輔助的充電方式。

圖10 便攜式充電樁設置

2.1.2 家用充電樁

家用充電樁是最常見的一種充電樁，如圖11 所示。一般分為壁掛式和立式2 種，充電電壓為220 V，一般在6～8 h 內完成充電，收費標準為民用電費。此充電方式較為便捷。

圖11 某地下停車場充電樁設置

2.1.3 公共充電樁

公共充電樁一般分為快充和慢充，如圖12 所示。

圖12 公共充電樁設置示意圖

統計目前家用以及充電站中的充電樁位置，可以發現充電樁位置設置在車頭（尾）側以及車位四角的比例略高于設置在車身側。由此來看，將充電口設置在靠近車頭或車尾側更加方便客戶進行充電操作。

2.2 驅動系統整體布置考慮

對于純電動汽車，充電基座需要通過線束與其他驅動系統零件相連?？紤]線束價格和功率損耗，應盡量減短線束長度。因此充電基座應盡量靠近充電模塊。

2.3 充電口位置的市場現狀分析

統計目前國內銷量較高的26 款純電動車的充電口位置，按照車頭位置（包括標牌與格柵）、左前翼子板、右前翼子板、左后側圍、右后側圍、車尾位置，劃分為6 個區域進行歸納，如圖13 所示。

圖13 充電口位置劃分示意圖

充電口位置分布最終統計情況，如圖14 所示。充電口布置在車輛的左右側的比例基本相同?？斐浜吐淇诘南鄬Σ贾梦恢媒y計，如圖15 所示。除combo 式集成充電口外，約一半的純電動汽車選擇將快充口與慢充口分離布置，這主要是由于很多純電動汽車是在傳統車架構基礎上進行開發的，因此會沿用傳統車車身上的加油口作為其中一個充電口；在集成布置充電口的車輛中，超過大半的車輛將集成充電口布置在車頭處，小部分的車輛選擇放在后側圍上。

圖14 參選調研的26 款純電動汽車充電口位置分布

圖15 充電口布置形式統計

將快充口與慢充口集成布置的策略可以減少一個充電門系統，節省費用，但相應需要的布置空間會增大。從集成式充電口的位置選擇來看，大部分集成式充電口布置在了車頭處，主要考慮以下3 個方面：1）造型方面：車頭處的隔柵、標牌的造型面較為平整，便于增加充電口特征。2）布置空間方面：新能源汽車由于前艙布置空間相對傳統車充裕，車頭處空間較大，線束、管路較少，因此更利于充電口的布置。3）成本方面：一般新能源車的充電模塊、電機等部件均布置在前艙，因此，將充電口前置相對來講走線更短，成本更低。

3 結論

通過對市場現有純電動汽車的分析以及各類充電樁的統計，歸納出了常用的充電口布置位置。從布置要求來看，首先新能源汽車由于前艙布置空間相對傳統車充裕，車頭處空間較大，線束、管路較少，因此更利于充電口的布置。其次考慮造型方面的特征，一般車頭處的隔柵、標牌的造型面較為平整，更加便于增加充電口特征。從客戶使用感覺來看，應盡量將充電口布置在車頭或車輛靠前方位置，更加便于觀察以及操作。從成本投入考慮，若充電模塊、電機、電池等部件均布置在車輛前側，那么將充電口前置相對來講走線更短，成本更低。但也有部分新能源車是在傳統車上進行改型開發，還需考慮鈑金的共用策略以及模具費用等。