一种电动汽车的充电口盖系统设计研究

　　电动汽车的充电口盖是可以翻转的开启机构，用于充电口的保护，并提供充电设备接口的通道。充电口盖外表面需要与前格栅外表曲面匹配。下面文章主要针对在前格栅上设计，开发了一种电动汽车的充电口盖系统，并且采用拉线和双铰链的方式有效的控制了开启机构的成本，解决开启格栅过程中的平度、间隙面差等质量问题。

　　关键词：充电口盖,机构布置,结构设计

　　随着新能源汽车的快速发展，目前新能源汽车的充电口盖设计结构形式多样，常见的充电口盖结构有四连杆铰链加按压锁、四连杆铰链加锁销、单轴线铰链加按压锁、单轴线铰链加锁销等，其中锁销又有机械拉线驱动锁销和电动驱动锁销等形式。本文主要介绍一种应用在前格栅位置的双四连杆铰链加机械拉线锁销结构的充电口盖开启系统。

　　1充电口盖的布置与设计

　　1.1设计输入

　　充电口盖的设计输入包括格栅A面，充电口布置数据，车身发动机舱数据，电动机、空调、电器线束等前舱布置相关数据。

　　1.2充电口盖的布置

　　充电口盖在造型设计时，已经通过分块线进行了定义，工程部门需要解决的问题是，根据相关设计需求判断区域布置是否合理，主要考虑充电操作过程的人机，另外还要考虑铰链、锁体结构的布置空间。充电口盖的区域确定后，应根据CAS面制作详细的断面图，包括结构布置和间隙断差等要求。

　　1.3充电口盖四连杆铰链结构设计

　　充电口盖的四连杆铰链左右各布置一个，铰链的运动平面应与整车坐标系Y轴垂直，这样才能保证左右两个铰链在运动过程中保持同步。

　　1.3.1铰链四连杆机构尺寸定义

　　在进行四连杆铰链设计时，应首先确定铰链的四连杆机构尺寸，四连杆运动机构的设计应符合以下原则：

　　(1)四连杆机构图是线框简图，但设定尺寸时需考虑最终旋转臂的宽度尺寸，同时还要考虑最终结构与周边件的预留安全距离，安全距离预留5mm以上。

　　(2)四连杆机构开启到最大角度时，两个旋转臂应通过交叉点，可实现充电口盖的翻转锁止，使充电口盖保持在最大开启位置。

　　(3)四连杆两个旋转臂间距应尽量大，以增强四连杆的稳定性，保持左右两个铰链同步运动。

　　1.3.2铰链及弹簧设计

　　根据已经定义好的四连杆机构尺寸，可以对铰链和弹簧进行详细的设计，应符合以下原则：(1)铰链本身具有较好的强度，材料一般选择DC41，厚度可选择2.0、2.5(mm)。(2)在最大开度时，铰链应设计限位结构，并设置缓冲块，减轻充电口盖开启时的碰撞异响。(3)弹簧材料一般选用65Mn，采用扭簧形式，不占用过多空间，并可提供足够的弹力。

　　1.4充电口盖锁止机构设计

　　锁止机构为机械拉线控制的锁销结构，锁销可与铰链上预留的孔配合实现锁止，也可以与充电口盖上预留的锁孔配合实现锁止。左右锁体用拉线与分线器连接，在分线器实现两股拉线合成一股拉线操纵。

　　1.4.1锁体和分线器设计

　　拉线控制的锁销结构包括锁体外壳、锁销、复位弹簧几个部分，结构比较简单，但设计需注意以下几点：(1)锁销伸缩方向应与铰链运动平面垂直，避免锁止不紧或锁止困难。(2)锁销与锁体外壳的配合，滑块与外壳的配合，都可沿运动方向做线接触，避免面接触，减小摩擦阻力。(3)外壳应尽量保证滑块运动空间的密封，避免水或灰尘进入运动空间造成卡滞。(4)分线器滑块在外壳中滑动，沿滑动方向应有一定长度的重叠量，避免滑动过程中因两股锁体拉线拉力不同而发生旋转，导致锁体运动不同步的问题。重叠量即滑块长度建议为40mm。

　　1.4.2锁止机构拉线的设计

　　锁止机构拉线是指左右锁体和分线器相连的拉线。设计过程主要需注意拉线走向：(1)拉线固定在格栅本体上，需在格栅本体上设计若干定位卡扣，确保拉线在本体上的走向一定。(2)拉线的弯曲半径不小于80mm，若弯曲半径过小会导致开启力过大。

　　1.5格栅本体和充电口盖板设计

　　格栅外表面以造型A面为准，内部结构需详细设计，留出容纳铰链的空间，同时考虑锁机构的布置。

　　2充电口盖开启机构及拉线的布置与设计

　　机械拉线式开启的充电口盖，在前门槛内侧设计一个开启手柄，通过拉线将手柄的位移量传递到充电口盖锁体上，使锁销缩回，脱离锁止孔，充电口盖在弹簧的作用下自动弹开。

　　2.1设计输入

　　充电口盖开启机构的设计输入包括前门槛数据、地毯数据、前地板数据、侧围数据、前围板数据、线束数据、立柱护板数据等。

　　2.2手柄机构布置及校核

　　手柄机构的人机工程校核(1)充电口盖开启手柄下方应与地毯保留5mm左右间隙，方便操作者手指伸入手柄下方，向上提拉开启动作。(2)对手柄机构的安装位置，应根据驾驶员的操作范围进行校核，手臂长度距离根据轿车适用人群，在GB10000-1988中选定，如有多个值时，应使用要求较高的值。

　　2.3充电口盖拉线布置

　　布置过程需注意：(1)拉线走向应尽量与前舱线束保持一致;(2)拉线最小曲率半径不得小于150mm，接头、弯转部位可以放宽至100mm，但其范围角度不得超过30°。(3)拉线应避开车体上的锋利刀口(如切边、孔边缘等)。(4)拉线在各部位的装配，包括穿越和固定，应具有可操作性和方便性，能够适应流水线作业。

　　3结论

　　近年来，新能源汽车新车型不断涌现，其充电口盖开启系统形式多样，不同的汽车企业有着不同的设计思路。本文只是对布置在前格栅部位的机械控制充电口盖系统进行了概述。放眼未来，充电口盖系统的设计与其他汽车系统的设计一样，会向着更加智能、更加便利、更加轻量化等方向发展。我们应抓住新能源汽车发展的机遇，认识到新能源汽车子系统的独特性，积极探索新能源汽车系统的创新方向，调整产品研发的新思路、新策略、新举措从而适应新时代的新要求，积极进行产品创新，从而不断增强中国新能源汽车工业的研发实力。

　　参考文献

　　[1]姜立标.现在汽车新技术[M].北京:北京大学出版社,2016.

　　[2]李朝晖.汽车新技术[M].重庆:重庆大学出版社,2012.

　　推荐期刊：《汽车纵横》(原机械工业信息与网络)(月刊)创刊于2011年，是由中国汽车工业协会唯一出品，公开发行的高端、专业、权威的汽车行业杂志。作为汽车界的高端产业杂志，《汽车纵横》主要受众为国家有关汽车产业管理部门的领导、国内外汽车及零部件企业的中高层管理者、汽车产业的研究者、汽车相关行业的领导和高管等。