新能源汽車充電槍與充電口匹配研究

劉國弟 張映紅

奇瑞汽車股份有限公司研發總院 安徽省蕪湖市 241000

1 前言

隨著科技的發展，人類發明創造致力于改善人類的居住環境，降低人們日常勞作的時間，提升勞動效率，提升產品滿意度，對產品的開發和推廣帶來正向激勵作用。在使用和實現意愿過程中，首先需要滿足人們使用的要求，對產品及方案進行不斷優化，以滿足生活、勞作的各項要求，即滿足人機工程要求，才能進一步獲得使用體驗及滿意度評估。

2 存在問題

由于新能源汽車較傳統汽車起步較晚，最近幾年在國家政策的大力扶持和號召下，才如雨后春筍般的得到發展。電動汽車相對于傳統汽車幾百年的發展歷史，融入社會交給用戶使用和實踐的時間短，總有一些地方存在設計缺陷和尚需完善優化的地方，有很多功能和操作考慮不是很合理，因此存在各種問題，也是在所難免。

由于該競品車在開發過程中考慮不周全，該產品在設計時未考慮手持空間，還原模擬數據如下圖1-2 所示，充電槍在插入車輛充電插口時手指無抓握充電槍空間，槍體手柄持握處基本和車輛外廓面干涉，無抓握空間，經分析其一是充電槍槍管與手柄之間夾角過小，其二是車身充電口加注口與車身XY 平面夾角過小，侵占手持空間。

圖1 圖2

具體問題如下：

出現問題：

1、充電槍在正常充電狀態下與車身廓邊貼合，侵占手握空間，充電槍充電口與握柄夾角過??；

2、車身端充電口與充電槍對接方向與車身XY 平面無夾角，導致車身鈑金面侵占手握空間。

基于以上分析結果，對充電槍、車身充電口設計不合理給予優化，提升產品適應能力，提高用戶滿意度。

3 原因剖析

充電槍在進行充電操作過程中，手持充電槍的操作空間完全被侵占，導致充電槍插拔困難，其原因主要是在設計過程未將車、槍、人三者結合一起進行分析，使用場景模擬不足，遺漏操作過程手抓持場景。為解決這一問題，通過對SAE J833、GB 10000 標準所述人體手部構造尺寸（具體圖示、參數對比見附圖3、4，附表1、2）的研究，可以得出充電槍與車身鈑金之間至少需要預留50-70mm 的手持空間。

圖3 國標人體手部圖示

表1 主要成年人人體手部尺寸（國標） 單位：mm

表2 主要成年人人體手部尺寸（SAE） 單位：mm

圖4 SAE 人體手部圖示

結合人機工程學人體物理參數的歸納定義，現對充電槍的結構、車身對接充電口的布置朝向進行優化，解決用戶在使用過程中手操作空間問題，節省用戶插拔充電槍的時間，降低用戶抱怨率。

本文所要解決的技術問題就是針對現有充電槍在充電過程中手操作空間不足，難以拔插的設計缺陷，提供一種插拔角度更大，手操作抓握空間更優的充電槍，同時對車身對接充電口的布置角度同步進行優化，提升產品品質，降低用戶抱怨率。

4 優化方案

針對現有充電槍在充電過程中手操作空間不足，難以拔插的設計缺陷，提供一種插拔角度更大，手操作抓握空間更優的充電槍，同時對車身對接充電口的布置角度同步進行優化，提升產品品質，降低用戶抱怨率。

本優化技術方案實施過程如下：

1）充電槍本體結構優化：

圖5 充電槍手柄與充電端口夾角為116°，在車身充電口布置空間受限的情況下，充電槍手柄會與車身外鈑金干涉。

圖5

圖6 所示，若將充電槍充電口與手柄處夾角增到大于120°，則車身的充電口布置位置及空間都不會受到限制，車身上充電口的位置可以隨意布置?？紤]到人機操作的便利性，在不過度增大手柄與充電端口角度的情況下，充電槍手柄與充電端口角度設定值120°-160°為合適，可避免在使用過程無手操持空間的問題。

圖6

2）車身充電口對接結構優化：

如圖7 所示車身充電口設計成與XY 平面夾角為0°，充電槍操作手柄與車身外鈑金貼合，手操持空間被侵占。其實物操作已經出現問題，規避方案：將充電口充電端與車輛XY 平面在Z 正向上呈現一個角度，使手在抓持充電手柄時與車輛外側有一定間隙，保證手操作舒適性。

圖7

具體改善方案如圖8 所示，充電口布置與XY 平面夾角30°，充電手柄與車身外鈑金間隙為70mm，可改善手操作空間。若將其設計成與XY 平面夾角為20 ～30°，則充電槍手柄與車身外鈑金處間隙可達到50 ～70mm，可滿足手操持空間要求，可有效改善手操作舒適性。

圖8

優化可選用圖9兩種途徑：1、優化充電槍的結構；2、優化車身充電口的布置角度；選取其中一種進行優化即可解決，電動車在充電過程中，手無操持空間的問題。

圖9

5 總結

本分析優化方案使用相互關聯獨立辯證的方法作為研究出發點，建立互相兼顧、同時匹配的方法進行結構優化，在優化充電槍結構的同時，也對車身的充電對接口的布置優化提出了要求，在車輛設計初期進行設計控制可以有效控制開發成本，避免模具浪費，同時為用戶的使用帶來便捷。此更改方案改善了原來充電槍用戶使用不便，插拔困難的問題，優化后更體現了以人為本的設計理念，各關鍵要素相互關聯相互制約，引前車為鑒可以為師，分析對方的問題可以讓自己少走彎路，借鑒它人的智慧可以更快成長，分析它人的過失可以讓產品走得更遠更穩。