doi:10.3969/j.issn.l005-2550.2021.03.022 收稿日期：2020-12-10
一种新能源车充电口盖设计
赖仕祯'，周磊1 ，何传欣2
1 前言电玉粉
半导体模块充电口盖是新能源汽车的一种外饰装饰件，
用于匹配整车的造型外观；也作为充电插座保护 的重要关键部分，打开充电口盖时进行充电，充 电完成后需及时关闭。充电口盖设计时，需要考
虑造型、产品的结构强度、工艺、人机操作舒适
性，周边零件的整体美观，运动结构可靠性，成 本等方面X 。 散打护具2充电口盖的组成
一种简易充电口盖及周边零件如图1所示。充
(1•上汽通用五菱汽车股份有限公司，柳州545007;2.湖南湖大艾盛汽车技术开发有限公司，长沙410000)
摘 要：新能源汽车通过开启充电口盖后进行充电，充电口盖具有保护充电插座，并起到 装饰美观作用。本文将结合某新能源汽车，阐述了一种简易塑料充电口盖的设计要求。 关键词：新能源汽车；充电口盖；设计；试验
中图分类号：U463 文献标识码：A 文章编号:1005-2550 (2021) 03-0121-04
Design of A New Energy Vehicle Charging Cover
LAI Shi-zhen 1, ZHOU Lei 1, HE Chuan-xin 2
(l.SAIC GM Wuling Automobile Co., Ltd., Liuzhou 545007, China; 2.Hunan Huda Aisheng
Automobile Technology Development Co., Ltd., Changsha 410000 , China )
Abstract: The new energy vehicle can be charged by opening the charging flap, which can protect the outlet and play a decorative Aesthetic function. This paper describes the design
requirements of a simple plastic charging flap for a new energy vehicle.
Key Words: New Energy Vehicle; Charging Flap; Design; Experiment
赖仕祯
硕士学历，现就职于上汽
通用五菱汽车股份有限公司，
任汽车内外饰件零部件设计主 任工程师。
电口盖通过3颗自攻钉安装固定在前格栅上，充电 口盖锁销插入前格栅的锁体内，定位销插入前格
栅方孔控制充电口盖与前格栅Z 向间隙，发泡胶条 状的缓冲垫用于控制调整充电口盖与前格栅X 向段
差。充电口盖通过按压充电口盖外板右侧特征位 置进行开启。
前椅栅 充电m 盖
汽车座椅面料
缓冲垫建位销
自冬钉
锁•体
图1尾门开启拉手及周边零件
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汽¥14®/AUTO SCI-TECH
2020年第3期
以上图示对应的充电口盖由1充电口盖外板、2充电口盖主体、3安装座、4轴销、5弹簧、6缓冲垫、7微动提醒开关、8转轴套、9锁销等零件组成，其对应爆炸图如图2所示：
图2充电□盖爆炸图
3充电口盖的设计要求
为实现充电口盖各种性能要求，需结合材料的选择，零部件关键设计要点控制，以及产品关键性能可靠性擁祢。
3.1材料的选择及关键性能要求
根据充电口盖的外观要求、工艺可行性、成本以及产品可靠性，选择子零件的材料见表1：
表1子零件的材料选择
子零件材料外观定义
充电口盖外板PC+ABS喷漆
充电口盖主体PC+ASA皮纹安装座PA6+GF30皮纹
轴销不锈钢N/A
轴销套PA6+GF30N/A
充电口盖主体与安装座之间存在相对运动，使用相同材质会导致零件相对运动时发生磨粉问题，需要避免选择物性相同或者相近的材料。考虑与充电口盖外板PC+ABS具有较好的相容性，充电口盖主体
选择PC+ASA，充电口盖外板可以与其热熔在一起旳。同时充电口盖主体开启时，在太阳下暴晒，PC+ASA还具有较好的耐候性叫零件颜不易发生变化，性能也不会发生明显的衰退。安装座选择具有相对高的弯曲强度和拉伸强度PA6+GF30材料叫用于固定运动的充电口盖主体，运动过程时零件不易发生变形、断裂问题。轴销套用于防止弹簧与不锈钢轴销运动异响，转轴套使用的PA6+GF30具有较好的强度，不易损坏。不锈钢具有较高的强度，充电口盖主体绕着运动时，不会发生破坏断裂变形。
3.2充电口盖结构设计要点
3.2.1充电口盖主体
充电口盖主体开启运动过程中，需要避让前格栅，其特征形状根据模拟运动轨迹设计。图3为该充电口盖主体预变性前后重叠效果图，为满足零件运动以及开启后零件抵抗外力作用所需的强度要求，零件内部需设计必要加强筋条以及结构特征，在注塑过程复杂的特征结构，如红方框内的产品特别容易发生内缩变形，使零件注塑后尺寸发生明显变化，导致运动过程中会与前格栅干涉，以及装配的间隙与理论设计存在较大偏差，影响产品质量。在充电口盖主体数据完成设计时，需进行模流分析，并根据模流分析的结果，提前考虑预变形趋势，在原有理论设计基础上，重新修正设计，可有效避免充电口盖运动过程中与前格栅干涉，提升装配后与前格栅匹配间隙的稳定性。面膜仪
图3充电□盖主体预变性
3.2.2充电口盖转轴结构
充电口盖转轴结构是实现充电口盖日常开启以及关闭的主要要部分，图4为充电口盖转轴结构设计。不锈钢轴销穿过安装座的上端固定孔，再将充电口盖主体、弹簧，转轴套串在一起，最后不锈钢轴销穿过安装座下端固定孔。钢轴销上端有法兰结构，防止充电口盖开启过程转动时惯性下掉脱落。同时，钢轴销上端与上安装座孔固定位置存在压花结构，压花与安装孔过盈0.15mm，避免转动时轴销跟转松脱。充电口盖主体实现绕着固定在安装座上下两端的不锈钢轴销运动，轴销下端压花固定在安装孔内，可以避免充电口盖开启时轴销跟转。弹簧固定在轴销上，一端插入到安装座固定，另一端压在充电口盖主体上，弹簧主要用于提供充电口盖解锁后弹开作用力。当
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—种新能源车充电口盖设计
充电口盖主体旋转至90。时，与安装座上设计的限位筋接触，达到最大开启角度位置，也可以抑制充电口盖开启后被暴力撞击破坏。
轴.销”
转轴套"\
安装座F 弹簧”
半有源电子标签
充电口
/*盖主体”
p
u
M
O
i
y
图4充电□盖转轴结构
323充电口盖与前格栅尺寸及运动
充电口盖固定在前格栅上，其尺寸公差受前格栅主体、安装座，充电口盖主体等因素影响，为实现外
观设计美观，以及充电口盖运动过程不会发生干涉现象。充电口盖与前格栅尺寸定义如图5所示，通常可以设计充电口盖周圈间隙DTS Gap： 3.0±1.0,//<2.0,Flush：-0.8±0.5，或者通过造型特征优化来弱化两者的段差。
图5充电□盖周圈尺寸
依据以上的尺寸关系要求，对零件进行UG软件运动模拟分析见图6。充电口盖开启到极限角度过程时，结合充电口盖的重量、Y向长度等因素，运动过程中与其他零件的相对间隙要求大于等于
图6充电□盖运动开启
3.2.4微动开关提醒结构
微动开关功能主要在仪表上显示，用于提醒客户充电口盖是否已经关闭到位。当充电口盖关闭时，充电口盖主体一直按压着微动开关；当充电口盖解锁后，弹簧作用力将其充电口盖主体弹出，微动开关接地OV，相应的信号会输入给BCM，并在仪表上显示未关闭充电口盖，微动开关结构设计如图7所示：
图7微动开关结构
3.3关键运动功能性能要求
充电口盖需要满足运动功能的可靠性，针对关键运动功能的可靠性，制定合理的试验项目，并对产品进行验证分析。完整的验证需要结合路试、整车试验、零部件台架试验、客户操作使用、感知评估等多方面评估。为验证运动结构设计的可靠性，可以根据表2中试验方法和参数，在模拟装车状态下进行台架试验验证，初步快速判定运动结构设计的可靠性。
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汽期技 / AUTO SCI-TECH
2020年第310
试验项目
表2试验要求
试验方法和参数要求
操作耐久
（关闭和开启）
a 、+23汇±2%进行2500次操作疲劳；
b 、 +85%： ±2%：进行500次操作疲劳
c 、 -30T ：±2T ：进行500次操作疲劳
d 、+40七±2汇,95% RH 进行500次操作疲劳以上为一个循环，共做四个循环，16000次。一个循环定义为从关闭位置打开到最大， 再从最大开启位置关闭到关闭位置。频率每分钟4-6次。充电口盖总成必须保证位置无
变化；无可见的变形，开关无阻滞，功能失效，噪音异响或零件的缺失。
振动耐久
和位置改变等影响其功能的现象。
滥用力
在全开状态下，在锁销附近位置给充电口盖施加载荷，拉力实验机对样件施加竖直向
上/向下，水平开启方向的载荷，3s 内达到最大载荷100N 为止。充电口盖关闭后无可见 的段差间隙符合设计要求，开启检查确认开关无阻滞、功能失效，噪音异响或零件的
破坏。跌落试验
前格栅总成沿六个不同的方向，高度为1000mm，垂直自由落在放置在水泥地面上13mm 厚
的PVC 垫子上。零件不允许出现损坏，充电口盖开启功能正常。
4结语
本文从充电口盖材料的选择，结构设计要点 控制，运动开启原理分析，微动开关提醒结构设
计以及台架试验等方面进行了详细说明。阐述了 一种简易塑料充电口盖的设计，将可作为类似零 件的设计优化参考、可靠性试验方案借鉴。
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李峥|
东风汽车集团有限公司技术中心
整车部总工程师硏究员级高级工程师
文章思路逻辑清楚，结构展示和设
计要点比较清晰，同时列出了强度等性
能评价验证的方法，是一份实用性较强 的论文。
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