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纯电动汽车充电基座布置要点

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纯电动汽车充电基座布置要点

发布日期:2020-12-25 作者:转载于网络 点击:

纯电动汽车相对于传统燃油车最大的体验区别在于能源的补给方式。传统的燃油车仅需几分钟就可以加满燃料,而纯电动汽车则需要以充电的形式补充能量,这一过程所需的时间要远大于加油的操作。一般纯电动汽车会设置快充和慢充2个充电接口,用户时间充足的情况下建议使用慢充口对电池进行充电,充满一次电大约需要6~8h;快充口做为直流大功率充电口,主流车型充满电都可做到1h以内。目前关于充电口的设计要求并没有标准化的参考,文章从整车总布置的角度出发,结合客户使用需求,得出了系统化的充电口布置要求,并对不同位置的充电口优劣做了对比。

充电口的布置要求

目前我国对于充电口的布置位置并没有严格的法规要求,综合来说,充电口在布置的过程中均要考虑到以下4个方面。

1、整车安全要求

充电口的布置安全


在行驶过程中,充电口本身不带电,但由于充电口通过高压线连接到充电机,因此在布置过程中,需要考虑整车的高压安全问题,尽量避免将充电口以及其线束布置在碰撞变形区内,以防撞击过程中由于钣金件的变形引起高压线束被挤压或者割断,带来相关的安全风险。

充电线的布置安全

由于充电线均属于高压线,除了尽量避免布置在碰撞变形区内,还应考虑与周边信号线的相对距离,以免对其产生电磁干扰,影响信号的传输。另外,为了考虑乘客的安全与心理感知,应尽量避免将高压线布置在乘客舱内。

2、用户使用要求

纯电动汽车的充电频率要远高于传统燃油车的加油频率,因此充电时客户操作的方便性也是布置充电口时必须要考虑的因素。

充电口的位置高低

从人机工程的要求考虑,充电口不宜布置的过低,应在客户正常的可视范围内,并能轻松的完成充电枪的插拔动作。考虑中国95!的人体比例,应将充电口的高度设置在不低于空载地面线以上650mm。

充电枪的插入角度

充电枪的插拔角度也需要在客户舒适的发力角度内,由于这一角度与充电口的高度也密切相关,可以在确定充电口高度后,通过评估的方式确定。某车型充电枪的插拔方向与水平面夹角约为60度,如图1所示。


充电枪/口的可见性

由于慢充时间较长,再次使用车辆时驾驶员有遗忘充电的可能,充电口应尽量设置在车头正前方或驾驶员一侧的车身结构上,以保证驾驶员在上车时充电口的充电状态可见。与此同时,也应通过一些整车控制措施来检测充电口的工作状态,保证充电插头插合时,车辆处于不可行驶状态。

充电口附近的状态指示灯或照明灯

由于充电口均设置在车辆外部,用户在给车辆充电时,无法观测到车内仪表盘上的充电状态,因此,用户希望在充电口附近可以有标示充电状态(是否充满电)的信号指示灯,如图2所示。另外,在夜晚或者能见度较低的环境下需要充电时,也应有相应的引导照明装置。


3、充电小门的布置要求

充电小门形式选择


考虑车辆外观以及充电口的密封与安全性,整车都会匹配有充电小门对其进行遮盖。目前市面上常见的充电小门有翻转式与滑动式2种。

1)翻转式充电小门。翻转式小门是市面上最常见的开启机构,如图3所示。其与传统车的加油小门基本一致。


2)滑动式充电小门。


滑动式小门一般通过连杆机构实现小门沿某方向的平行滑动,如图4所示。


滑动式小门的背面不会外露,更加美观。但连杆的运动较为复杂,成本高于铰链旋转臂,因此应尽量将快、慢充电口集成布置在同一处,以节省整车费用。

充电小门开关安全要求

充电小门从整车功能与安全角度考虑,应不能从外部直接开启,需要通过车内控制或车辆电动钥匙进行解锁。另外,当充电小门开启时,车辆内应有相关的警示提示。因此,充电小门上应考虑布置相应的传感器信号装置。

充电小门强度要求

纯电动汽车充电频率高,充电小门需要频繁开启或关闭。因此充电小门的结构刚度应不低于传统加油小门的结构刚度要求2.5N,另外耐久性能也要高于传统的加油小门,并且其周边搭接零件的刚度与强度也应考虑适当的加强。图5示出某车型将充电小门设计在翼子板上,翼子板需要增加焊接支架来增加局部强度。


小门开启包络要求

需要注意小门的运动包络与充电口盖的距离,推荐最小为8mm,如图6所示。充电小门开启后需避让充电枪包络以及手操作空间。


造型整体需求

充电口的布置位置与造型的关系也十分密切。一般来讲,基于制造工艺要求,充电口门分缝线与侧围特征线的间隙应大于25mm,至少保证15mm,与侧围其他分缝线距离应大于25mm,如图7所示。


4、充电座的设计要求

2015年我国发布的《电动汽车传导充电用连接装置》标准(下文简述为标准)中,涉及到充电口布置的要求主要有2点。

充电座的防护要求

标准中,要求车辆侧充电接口应有配属的防护装置,以确保插头和插座未插合时满足防护等级IP54的要求。因此充电座保护盖是不可忽视的,一般有弹开式、插拔式及充电小门集成一体式,如图8所示。




电子锁的解锁拉索布置

在充电过程中,充电枪与充电接口应具有锁止功能,防止充电过程中意外断开。而为了防止电子锁失效,也需要在车辆插座上安装备用的机械解锁装置。目前机械解锁装置一般通过拉索实现,拉索一般布置在靠近充电基座附近的位置,如图9所示。


充电口的布置位置

充电口在整车的位置选择一方面要考虑充电装置,另一方面要考虑整车驱动系统的整体布置。

1、充电装置简介

纯电动汽车的快充常见的充电方式大致有以下3类。

便携充电

便携充电是指使用随车附带的便携充电线连接普通家用插座充电,如图10所示。由于充电速度慢,该方式只能做为一种辅助的充电方式。


家用充电桩

家用充电桩是最常见的一种充电桩,如图11所示。一般分为壁挂式和立式2种,充电电压为220V,一般在6~8h内完成充电,收费标准为民用电费。此充电方式较为便捷。



公共充电桩

公共充电桩一般分为快充和慢充,如图12所示。



统计目前家用以及充电站中的充电桩位置,可以发现充电桩位置设置在车头(尾)侧以及车位四角的比例略高于设置在车身侧。由此来看,将充电口设置在靠近车头或车尾侧更加方便客户进行充电操作。

2、驱动系统整体布置考虑

对于纯电动汽车,充电基座需要通过线束与其他驱动系统零件相连。考虑线束价格和功率损耗,应尽量减短线束长度。因此充电基座应尽量靠近充电模块。

3、充电口位置的市场现状分析

统计目前国内销量较高的26款纯电动车的充电口位置,按照车头位置(包括标牌与格栅)、左前翼子板、右前翼子板、左后侧围、右后侧围、车尾位置,划分为6个区域进行归纳,如图13所示。



充电口位置分布最终统计情况,如图14所示。充电口布置在车辆的左右侧的比例基本相同。快充和慢充口的相对布置位置统计,如图15所示。除combo式集成充电口外,约一半的纯电动汽车选择将快充口与慢充口分离布置,这主要是由于很多纯电动汽车是在传统车架构基础上进行开发的,因此会沿用传统车车身上的加油口作为其中一个充电口;在集成布置充电口的车辆中,超过大半的车辆将集成充电口布置在车头处,小部分的车辆选择放在后侧围上。

将快充口与慢充口集成布置的策略可以减少一个充电门系统,节省费用,但相应需要的布置空间会增大。从集成式充电口的位置选择来看,大部分集成式充电口布置在了车头处,主要考虑以下3个方面:1)造型方面:车头处的隔栅、标牌的造型面较为平整,便于增加充电口特征。


2)布置空间方面:新能源汽车由于前舱布置空间相对传统车充裕,车头处空间较大,线束、管路较少,因此更利于充电口的布置。

3)成本方面:一般新能源车的充电模块、电机等部件均布置在前舱,因此,将充电口前置相对来讲走线更短,成本更低。

结 论

通过对市场现有纯电动汽车的分析以及各类充电桩的统计,归纳出了常用的充电口布置位置。从布置要求来看,首先新能源汽车由于前舱布置空间相对传统车充裕,车头处空间较大,线束、管路较少,因此更利于充电口的布置。其次考虑造型方面的特征,一般车头处的隔栅、标牌的造型面较为平整,更加便于增加充电口特征。

从客户使用感觉来看,应尽量将充电口布置在车头或车辆靠前方位置,更加便于观察以及操作。从成本投入考虑,若充电模块、电机、电池等部件均布置在车辆前侧,那么将充电口前置相对来讲走线更短,成本更低。但也有部分新能源车是在传统车上进行改型开发,还需考虑钣金的共用策略以及模具费用等。


本文网址:http://www.haopuelec.com/news/572.html

关键词:充电基座,布置要点

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