Chery New Energy Automobile Co. Ltd. Wuhu 241002
摘要：针对纯电动新能源汽车，为了提高续航，轻量化要求越来越高，目前主要通过车身采用全铝车身以及外覆盖件大量采用复合材料来满足轻量化要求。由于复合材料自身的尺寸以及热稳定性相对于传统钣金车身较差，导致后期尺寸控制难度增大，本文针对塑料充电口盖固定在全塑侧围上，解决了充电口盖开发过程中遇到的感官质量以及性能相关问题。
关键词：轻量化；全塑车身；充电口盖；感官质量
随着现在生活水平的提高，人们对出行条件的要求也在不断增加，随之而来的是由于汽车保有量的增加导致的环境污染、资源短缺等一系列问题。为了解决传统内燃机主要以石油为燃料的缺陷，新能源汽车应运而生，其中结构简单、无尾气污染、噪音小、能耗低的纯电动汽车成为了未来汽车行业发展的方向。如何能在纯电动汽车行业领域取得技术上的创新与突破，对提高本国汽车行业的国际竞争力与影响力显得至关重要。在相同的电池容量条件下，纯电动汽车的自身重量每降低40%，则可减少15%的能量消耗，对增大动力电池的续航里程，减少动力电池的更换次数，降低动力电池的使用成本有显著推动作用。[1]由于动力电池在目前短时间内无法取得革命性的突破，通过纯电动汽车的轻量化，增大其续航里程就显得极为迫切。
1.纯电动汽车轻量化技术
在节能的主要目标下，如何降低整车质量提高能源利用率成为了主要的研究方向，因此轻量化是现在汽车行业影响竞争力的关键因素之一，采用质量密度小的复合材料来以塑代钢的方法受到了巨大关注。全塑车身的设计过程的重点就是轻量化结构的设计。奇瑞新能源牵头的“铝基轻量化新能源乘用车短流程研发制造关键技术及装备”项目，获得中国汽车工业最高级别奖项——2020年度“中国汽车工业科技进步奖”一等奖。
此次获得一等奖的奇瑞新能源项目，历经10余年产学研联合技术攻关，实现了几个“国际率先”和“国际首创”：国际上率先建成材料结构性能一体化的铝合金框架车身的设计方法和开发体系；首创封闭截面多腔铝型材构成的车身骨架和覆于车身骨架可拆卸式的高分子材料车身外饰件为结构的电动汽车新型结构，颠覆了德国人文森卓•兰西亚于1925年发明的板壳车身结构；首创短流程工艺，大幅度减少了冲压工序及摸具开发，利用封闭截面多腔铝型材结构轻量化的优势，大幅度降低轻量化成本；国际上第一个实现规模生产，项目技术已应用于奇瑞小蚂蚁、蚂蚁等明星车型，近三年累计产销量已突破15万辆。其中，奇瑞新能源在2018年、2019年单品新能源乘用车销量分别排名行业第二、第四位。[2]
2.基于全塑外覆车身下充电口盖设计
纯电动汽车的电池是其主要的供能部件，在车辆使用的过程中不断消耗能量，因此需要通过充电补充电能。由于电动车的续驶里程比汽油车更少，因此在使用中需要更频繁的充电，充电口盖的使用频率也更高，其可靠性的的要求也更高。就纯电动汽车而言，充电口盖主要用于保护充电口、构建充电枪操作空间的可旋转开启机构。相较于传统的金属加油口盖，塑料口盖具有轻量化、美观、造型空间大等多项优势，成本略高于金属口盖。
2.1 充电口盖布置
在CAS造型阶段，应当按照DTS定义的间隙和面差设计曲面，整个曲面流畅、规整，便于后期的匹配和外观的整体效果。在设计过程中需要着重注意选择合适的结构和布置位置。充电口的设计位置选择不但要考虑客户的使用体验，还要考虑车辆发生事故时的安全问题，通常可以布置在前保、侧围、翼子板或行李箱盖处，根据其他的总体布置和充电速度决定。
[4]
2.2 充电口盖材料选择
由于塑料口盖具有显著的轻量化优势，且便于氛围灯等环境件装配，同时可避免锈蚀等质量问题，建议在成本满足的前提下，口盖材质上优先选择塑料。同时充电口盖具有开关耐久以及环境耐久的要求，建议优先选择耐久和耐候性较好的材料，
2.2 充电口盖开启方式及架构
按运动结构分类有四种形式：单轴线铰链加锁销、单轴线铰链加按压锁、四连杆铰链加锁销、四连杆铰链加按压锁，单轴线铰链需要的空间较小，四连杆铰链空间相对较大，后期结构选择的时候，需要根据布置空间大小来选择。针对布置在侧围位置的某塑料充电口盖，由于布置空间较小，优先选择占用空间较小的单轴线铰链结构，
2.3 充电口盖感官质量
目前汽车行业竞争越来越激烈，客户要求也越来越高，所以整车外观质量要求也越来越高，针对充电口盖设计要求也越来越苛刻，目前充电口盖在设计过程中常遇到漏钣金，漏光，不规整，强度弱等感官质量问题，针对这些感官质量问题，需要在产品设计前期进行规避。
某车型全塑充电口盖在开发过程中，充电口盖在阳光充足室外打开情况下存在漏钣金的现象，由于底座转轴处为开放式，搭接软胶起不到遮蔽的作用，因此在铰链座尾部取消搭接软胶，增加小堵盖以达到遮蔽的效果。在后续项目中设计充电口盖铰链座转轴时应当尽量设计为封闭的形式。
2.4 充电口盖性能
充电口盖属于运动和功能件，需要满足不同环境下的开关耐久性能的要求，一般需要满足开关5000次耐久试验要求（常温3500次，低温500次，高温1000次），在开关过程中不能有卡住，裂纹、开裂，杂音，失效或明显塑性变形；充电口盖总成不得同周边零件干涉接触，且充电口盖必须能够自动弹开，且在试验结束后弹开尺寸（最后端）达到10mm以上，试验结束后充电口盖与侧围配合间隙和面差需要符合DTS定义，为了满足充电口盖开关耐久以及周边配合的要求，需要在前期结构设计过程中进行规避
某全塑充电口盖与侧围匹配时发现其有倾斜往下掉的现象，导致与周边配合不符合DTS定义，观察及三坐标分析发现充电口盖内板存在变形，Z向的上下两侧向内收缩、Y向的中间向外突出，通过调整注塑工艺可以得到改善，建议在后续项目的设计中提前根据涉及的 影响因素进行模流分析、CAE分析，依据变形量的大小对内板进行预变形设计、或对产品的材料、结构进行改善以减小变形量。
总结
近些年来随着汽车产业的不断进步，新能源产业的蓬勃发展，各大企业争相开发出各种各样形式的新能源车型，也就出现了与传统汽车不同设计方式的充电口盖，本文主要针对新能源汽车的轻量化充电口盖进行概述。充电口盖在实际使用中需要频繁开关，也有着更高的性能要求，材料方面也在不断向复合材料这样的轻量化的趋势发展。因此我们更应该抓住机遇，积极开发新思路，勇于创新新产品，把握好新品质量，努力共同推进汽车工业的进步。
参考文献：
[1]徐建全，杨沿平，唐杰，陈轶嵩.纯电动汽车与燃油汽车轻量化效果的对比分析[J].汽车工程，2012，34（06）：540-543.
[2]新华网 奇瑞全球首创新能源“短流程铝框架技术” 再摘中国汽车工业科技进步奖一等奖 赵延心
[3]王艺璇，马驰，陈宇辰，周雅，李仲奎.汽车加油（充电）口盖选型趋势研究[J].汽车科技，2020（05）：53-58.
[4]何肖奎，孙平 电动车格栅上充电口盖设计开发[J].内燃机与配件 2019 第15期 P20-23 1674-957X