電動(dòng)汽車充電口蓋系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)

范明華，李妙，湯飛，尹楊平，李小林，吳迪，張琦

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電動(dòng)汽車充電口蓋系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)

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(dòng)汽車的充電口蓋是可以翻轉(zhuǎn)的開啟機(jī)構(gòu)，用于充電口的保護(hù)，并提供充電設(shè)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(duì)在前格柵上設(shè)計(jì)開發(fā)了一種電動(dòng)汽車的充電口蓋系統(tǒng)，采用拉線和雙鉸鏈的方式有效的控制了開啟機(jī)構(gòu)的成本，解決開啟格柵過(guò)程中的平度、間隙面差等質(zhì)量問題。

充電口蓋；機(jī)構(gòu)布置；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

前言

隨著新能源汽車的快速發(fā)展，目前新能源汽車的充電口蓋設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式多樣，常見的充電口蓋結(jié)構(gòu)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(jī)械拉線驅(qū)動(dòng)鎖銷和電動(dòng)驅(qū)動(dòng)鎖銷等形式。本文主要介紹一種應(yīng)用在前格柵位置的雙四連桿鉸鏈加機(jī)械拉線鎖銷結(jié)構(gòu)的充電口蓋開啟系統(tǒng)。

1 充電口蓋的布置與設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)輸入

充電口蓋的設(shè)計(jì)輸入包括格柵A面，充電口布置數(shù)據(jù)，車身發(fā)動(dòng)機(jī)艙數(shù)據(jù)，電動(dòng)機(jī)、空調(diào)、電器線束等前艙布置相關(guān)數(shù)據(jù)。

1.2 充電口蓋的布置

充電口蓋在造型設(shè)計(jì)時(shí)，已經(jīng)通過(guò)分塊線進(jìn)行了定義，工程部門需要解決的問題是，根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)需求判斷區(qū)域布置是否合理，主要考慮充電操作過(guò)程的人機(jī)，另外還要考慮鉸鏈、鎖體結(jié)構(gòu)的布置空間。

充電口蓋的區(qū)域確定后，應(yīng)根據(jù)CAS面制作詳細(xì)的斷面圖，包括結(jié)構(gòu)布置和間隙斷差等要求。

1.3 充電口蓋四連桿鉸鏈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

充電口蓋的四連桿鉸鏈左右各布置一個(gè)，鉸鏈的運(yùn)動(dòng)平面應(yīng)與整車坐標(biāo)系Y軸垂直，這樣才能保證左右兩個(gè)鉸鏈在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中保持同步。

1.3.1鉸鏈四連桿機(jī)構(gòu)尺寸定義

在進(jìn)行四連桿鉸鏈設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)首先確定鉸鏈的四連桿機(jī)構(gòu)尺寸，四連桿運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)符合以下原則：

（1）四連桿機(jī)構(gòu)圖是線框簡(jiǎn)圖，但設(shè)定尺寸時(shí)需考慮最終旋轉(zhuǎn)臂的寬度尺寸，同時(shí)還要考慮最終結(jié)構(gòu)與周邊件的預(yù)留安全距離，安全距離預(yù)留5mm以上。

（2）四連桿機(jī)構(gòu)開啟到最大角度時(shí)，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)臂應(yīng)通過(guò)交叉點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)充電口蓋的翻轉(zhuǎn)鎖止，使充電口蓋保持在最大開啟位置。

（3）四連桿兩個(gè)旋轉(zhuǎn)臂間距應(yīng)盡量大，以增強(qiáng)四連桿的穩(wěn)定性，保持左右兩個(gè)鉸鏈同步運(yùn)動(dòng)。

圖1

1.3.2鉸鏈及彈簧設(shè)計(jì)

根據(jù)已經(jīng)定義好的四連桿機(jī)構(gòu)尺寸，可以對(duì)鉸鏈和彈簧進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)，應(yīng)符合以下原則：

（1）鉸鏈本身具有較好的強(qiáng)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(shí)，鉸鏈應(yīng)設(shè)計(jì)限位結(jié)構(gòu)，并設(shè)置緩沖塊，減輕充電口蓋開啟時(shí)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(guò)多空間，并可提供足夠的彈力。

1.4 充電口蓋鎖止機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

鎖止機(jī)構(gòu)為機(jī)械拉線控制的鎖銷結(jié)構(gòu)，鎖銷可與鉸鏈上預(yù)留的孔配合實(shí)現(xiàn)鎖止，也可以與充電口蓋上預(yù)留的鎖孔配合實(shí)現(xiàn)鎖止。左右鎖體用拉線與分線器連接，在分線器實(shí)現(xiàn)兩股拉線合成一股拉線操縱。

1.4.1鎖體和分線器設(shè)計(jì)

拉線控制的鎖銷結(jié)構(gòu)包括鎖體外殼、鎖銷、復(fù)位彈簧幾個(gè)部分，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但設(shè)計(jì)需注意以下幾點(diǎn)：

（1）鎖銷伸縮方向應(yīng)與鉸鏈運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)方向做線接觸，避免面接觸，減小摩擦阻力。

圖2

（3）外殼應(yīng)盡量保證滑塊運(yùn)動(dòng)空間的密封，避免水或灰塵進(jìn)入運(yùn)動(dòng)空間造成卡滯。

（4）分線器滑塊在外殼中滑動(dòng)，沿滑動(dòng)方向應(yīng)有一定長(zhǎng)度的重疊量，避免滑動(dòng)過(guò)程中因兩股鎖體拉線拉力不同而發(fā)生旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致鎖體運(yùn)動(dòng)不同步的問題。重疊量即滑塊長(zhǎng)度建議為40mm。

1.4.2鎖止機(jī)構(gòu)拉線的設(shè)計(jì)

鎖止機(jī)構(gòu)拉線是指左右鎖體和分線器相連的拉線。設(shè)計(jì)過(guò)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(shè)計(jì)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(guò)小會(huì)導(dǎo)致開啟力過(guò)大。

1.5 格柵本體和充電口蓋板設(shè)計(jì)

格柵外表面以造型A面為準(zhǔn)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)需詳細(xì)設(shè)計(jì)，留出容納鉸鏈的空間，同時(shí)考慮鎖機(jī)構(gòu)的布置。

2 充電口蓋開啟機(jī)構(gòu)及拉線的布置與設(shè)計(jì)

機(jī)械拉線式開啟的充電口蓋，在前門檻內(nèi)側(cè)設(shè)計(jì)一個(gè)開啟手柄，通過(guò)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(dòng)彈開。

2.1 設(shè)計(jì)輸入

充電口蓋開啟機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)輸入包括前門檻數(shù)據(jù)、地毯數(shù)據(jù)、前地板數(shù)據(jù)、側(cè)圍數(shù)據(jù)、前圍板數(shù)據(jù)、線束數(shù)據(jù)、立柱護(hù)板數(shù)據(jù)等。

2.2 手柄機(jī)構(gòu)布置及校核

手柄機(jī)構(gòu)的人機(jī)工程校核

（1）充電口蓋開啟手柄下方應(yīng)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(dòng)作。

（2）對(duì)手柄機(jī)構(gòu)的安裝位置，應(yīng)根據(jù)駕駛員的操作范圍進(jìn)行校核，手臂長(zhǎng)度距離根據(jù)轎車適用人群，在GB10000- 1988中選定，如有多個(gè)值時(shí)，應(yīng)使用要求較高的值。

2.3 充電口蓋拉線布置

布置過(guò)程需注意：

（1）拉線走向應(yīng)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(zhuǎn)部位可以放寬至100mm，但其范圍角度不得超過(guò)30°。

（3）拉線應(yīng)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(yīng)具有可操作性和方便性，能夠適應(yīng)流水線作業(yè)。

3 結(jié)論

近年來(lái)，新能源汽車新車型不斷涌現(xiàn)，其充電口蓋開啟系統(tǒng)形式多樣，不同的汽車企業(yè)有著不同的設(shè)計(jì)思路。本文只是對(duì)布置在前格柵部位的機(jī)械控制充電口蓋系統(tǒng)進(jìn)行了概述。放眼未來(lái)，充電口蓋系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與其他汽車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一樣，會(huì)向著更加智能、更加便利、更加輕量化等方向發(fā)展。我們應(yīng)抓住新能源汽車發(fā)展的機(jī)遇，認(rèn)識(shí)到新能源汽車子系統(tǒng)的獨(dú)特性，積極探索新能源汽車系統(tǒng)的創(chuàng)新方向，調(diào)整產(chǎn)品研發(fā)的新思路、新策略、新舉措從而適應(yīng)新時(shí)代的新要求，積極進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)新，從而不斷增強(qiáng)中國(guó)新能源汽車工業(yè)的研發(fā)實(shí)力。

[1] 姜立標(biāo).現(xiàn)在汽車新技術(shù)[M].北京:北京大學(xué)出版社,2016.

[2] 李朝暉.汽車新技術(shù)[M].重慶:重慶大學(xué)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

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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