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          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

          時間:2021-05-14 點擊次數:1285


           

          成都電動汽車充電樁

          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6~8h;快充口做為直流大功率充電口,主流車型充滿電都可做到1h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。

          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、整車安全要求

          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。

          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。

          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。

          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??紤]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650mm。

          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度,如圖1所示。


          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。

          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。


          3、充電小門的布置要求

          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。


          2)滑動式充電小門。


          滑動式小門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。


          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。

          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。

          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2.5N,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。


          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8mm,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。


          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25mm,至少保證15mm,與側圍其他分縫線距離應大于25mm,如圖7所示。


          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。

          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。




          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。


          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。

          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。

          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。


          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220V,一般在6~8h內完成充電,收費標準為民用電費。此充電方式較為便捷。



          公共充電樁

          公共充電樁一般分為快充和慢充,如圖12所示。



          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、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。

          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。



          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。

          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。

          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。

           

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