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(fā)總院 安徽省蕪湖市 241000

1 前言

隨著科技的發(fā)展，人類發(fā)明創(chuàng)造致力于改善人類的居住環(huán)境，降低人們?nèi)粘谧鞯臅r(shí)間，提升勞動(dòng)效率，提升產(chǎn)品滿意度，對(duì)產(chǎn)品的開發(fā)和推廣帶來正向激勵(lì)作用。在使用和實(shí)現(xiàn)意愿過程中，首先需要滿足人們使用的要求，對(duì)產(chǎn)品及方案進(jìn)行不斷優(yōu)化，以滿足生活、勞作的各項(xiàng)要求，即滿足人機(jī)工程要求，才能進(jìn)一步獲得使用體驗(yàn)及滿意度評(píng)估。

2 存在問題

由于新能源汽車較傳統(tǒng)汽車起步較晚，最近幾年在國家政策的大力扶持和號(hào)召下，才如雨后春筍般的得到發(fā)展。電動(dòng)汽車相對(duì)于傳統(tǒng)汽車幾百年的發(fā)展歷史，融入社會(huì)交給用戶使用和實(shí)踐的時(shí)間短，總有一些地方存在設(shè)計(jì)缺陷和尚需完善優(yōu)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(jìng)品車在開發(fā)過程中考慮不周全，該產(chǎn)品在設(shè)計(jì)時(shí)未考慮手持空間，還原模擬數(shù)據(jù)如下圖1-2 所示，充電槍在插入車輛充電插口時(shí)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(jīng)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(xiàn)問題：

1、充電槍在正常充電狀態(tài)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(duì)接方向與車身XY 平面無夾角，導(dǎo)致車身鈑金面侵占手握空間。

基于以上分析結(jié)果，對(duì)充電槍、車身充電口設(shè)計(jì)不合理給予優(yōu)化，提升產(chǎn)品適應(yīng)能力，提高用戶滿意度。

3 原因剖析

充電槍在進(jìn)行充電操作過程中，手持充電槍的操作空間完全被侵占，導(dǎo)致充電槍插拔困難，其原因主要是在設(shè)計(jì)過程未將車、槍、人三者結(jié)合一起進(jìn)行分析，使用場(chǎng)景模擬不足，遺漏操作過程手抓持場(chǎng)景。為解決這一問題，通過對(duì)SAE J833、GB 10000 標(biāo)準(zhǔn)所述人體手部構(gòu)造尺寸（具體圖示、參數(shù)對(duì)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(yù)留50-70mm 的手持空間。

圖3 國標(biāo)人體手部圖示

表1 主要成年人人體手部尺寸（國標(biāo)） 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(jié)合人機(jī)工程學(xué)人體物理參數(shù)的歸納定義，現(xiàn)對(duì)充電槍的結(jié)構(gòu)、車身對(duì)接充電口的布置朝向進(jìn)行優(yōu)化，解決用戶在使用過程中手操作空間問題，節(jié)省用戶插拔充電槍的時(shí)間，降低用戶抱怨率。

本文所要解決的技術(shù)問題就是針對(duì)現(xiàn)有充電槍在充電過程中手操作空間不足，難以拔插的設(shè)計(jì)缺陷，提供一種插拔角度更大，手操作抓握空間更優(yōu)的充電槍，同時(shí)對(duì)車身對(duì)接充電口的布置角度同步進(jìn)行優(yōu)化，提升產(chǎn)品品質(zhì)，降低用戶抱怨率。

4 優(yōu)化方案

針對(duì)現(xiàn)有充電槍在充電過程中手操作空間不足，難以拔插的設(shè)計(jì)缺陷，提供一種插拔角度更大，手操作抓握空間更優(yōu)的充電槍，同時(shí)對(duì)車身對(duì)接充電口的布置角度同步進(jìn)行優(yōu)化，提升產(chǎn)品品質(zhì)，降低用戶抱怨率。

本優(yōu)化技術(shù)方案實(shí)施過程如下：

1）充電槍本體結(jié)構(gòu)優(yōu)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(huì)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(huì)受到限制，車身上充電口的位置可以隨意布置。考慮到人機(jī)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(shè)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(duì)接結(jié)構(gòu)優(yōu)化：

如圖7 所示車身充電口設(shè)計(jì)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(shí)物操作已經(jīng)出現(xiàn)問題，規(guī)避方案：將充電口充電端與車輛XY 平面在Z 正向上呈現(xiàn)一個(gè)角度，使手在抓持充電手柄時(shí)與車輛外側(cè)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(shè)計(jì)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(dá)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(yōu)化可選用圖9兩種途徑：1、優(yōu)化充電槍的結(jié)構(gòu)；2、優(yōu)化車身充電口的布置角度；選取其中一種進(jìn)行優(yōu)化即可解決，電動(dòng)車在充電過程中，手無操持空間的問題。

圖9

5 總結(jié)

本分析優(yōu)化方案使用相互關(guān)聯(lián)獨(dú)立辯證的方法作為研究出發(fā)點(diǎn)，建立互相兼顧、同時(shí)匹配的方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，在優(yōu)化充電槍結(jié)構(gòu)的同時(shí)，也對(duì)車身的充電對(duì)接口的布置優(yōu)化提出了要求，在車輛設(shè)計(jì)初期進(jìn)行設(shè)計(jì)控制可以有效控制開發(fā)成本，避免模具浪費(fèi)，同時(shí)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(yōu)化后更體現(xiàn)了以人為本的設(shè)計(jì)理念，各關(guān)鍵要素相互關(guān)聯(lián)相互制約，引前車為鑒可以為師，分析對(duì)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(chǎn)品走得更遠(yuǎn)更穩(wěn)。