纯电动汽车充电基座布置要点

宋丽

（泛亚汽车技术中心有限公司）

纯电动汽车相对于传统燃油车最大的体验区别在于能源的补给方式。传统的燃油车仅需几分钟就可以加满燃料，而纯电动汽车则需要以充电的形式补充能量，这一过程所需的时间要远大于加油的操作。一般纯电动汽车会设置快充和慢充2 个充电接口，用户时间充足的情况下建议使用慢充口对电池进行充电，充满一次电大约需要6～8 h；快充口做为直流大功率充电口，主流车型充满电都可做到1 h 以内。目前关于充电口的设计要求并没有标准化的参考，文章从整车总布置的角度出发，结合客户使用需求，得出了系统化的充电口布置要求，并对不同位置的充电口优劣做了对比。

1 充电口的布置要求

目前我国对于充电口的布置位置并没有严格的法规要求，综合来说，充电口在布置的过程中均要考虑到以下4 个方面。

1.1 整车安全要求

1.1.1 充电口的布置安全

在行驶过程中，充电口本身不带电，但由于充电口通过高压线连接到充电机，因此在布置过程中，需要考虑整车的高压安全问题，尽量避免将充电口以及其线束布置在碰撞变形区内，以防撞击过程中由于钣金件的变形引起高压线束被挤压或者割断，带来相关的安全风险[1]。

1.1.2 充电线的布置安全

由于充电线均属于高压线，除了尽量避免布置在碰撞变形区内，还应考虑与周边信号线的相对距离，以免对其产生电磁干扰，影响信号的传输。另外，为了考虑乘客的安全与心理感知，应尽量避免将高压线布置在乘客舱内。

1.2 用户使用要求

纯电动汽车的充电频率要远高于传统燃油车的加油频率，因此充电时客户操作的方便性也是布置充电口时必须要考虑的因素[2]。

1.2.1 充电口的位置高低

从人机工程的要求考虑，充电口不宜布置的过低，应在客户正常的可视范围内，并能轻松的完成充电枪的插拔动作。考虑中国95%的人体比例，应将充电口的高度设置在不低于空载地面线以上650 mm。

1.2.2 充电枪的插入角度

充电枪的插拔角度也需要在客户舒适的发力角度内，由于这一角度与充电口的高度也密切相关，可以在确定充电口高度后，通过评估的方式确定。某车型充电枪的插拔方向与水平面夹角约为60°，如图1 所示。

图1 某车型充电示意图

1.2.3 充电枪/口的可见性

由于慢充时间较长，再次使用车辆时驾驶员有遗忘充电的可能，充电口应尽量设置在车头正前方或驾驶员一侧的车身结构上，以保证驾驶员在上车时充电口的充电状态可见。与此同时，也应通过一些整车控制措施来检测充电口的工作状态，保证充电插头插合时，车辆处于不可行驶状态。

1.2.4 充电口附近的状态指示灯或照明灯

由于充电口均设置在车辆外部，用户在给车辆充电时，无法观测到车内仪表盘上的充电状态，因此，用户希望在充电口附近可以有标示充电状态（是否充满电）的信号指示灯，如图2 所示。另外，在夜晚或者能见度较低的环境下需要充电时，也应有相应的引导照明装置。

图2 某车型充电指示灯示意图

1.3 充电小门的布置要求[3]

1.3.1 充电小门形式选择

考虑车辆外观以及充电口的密封与安全性，整车都会匹配有充电小门对其进行遮盖。目前市面上常见的充电小门有翻转式与滑动式2 种。

1）翻转式充电小门。翻转式小门是市面上最常见的开启机构，如图3 所示。其与传统车的加油小门基本一致。

图3 翻转式充电小门示意图

2）滑动式充电小门。滑动式小门一般通过连杆机构实现小门沿某方向的平行滑动，如图4 所示。

图4 滑动式充电小门示意图

滑动式小门的背面不会外露，更加美观。但连杆的运动较为复杂，成本高于铰链旋转臂，因此应尽量将快、慢充电口集成布置在同一处，以节省整车费用。

1.3.2 充电小门开关安全要求

充电小门从整车功能与安全角度考虑，应不能从外部直接开启，需要通过车内控制或车辆电动钥匙进行解锁。另外，当充电小门开启时，车辆内应有相关的警示提示。因此，充电小门上应考虑布置相应的传感器信号装置。

1.3.3 充电小门强度要求

纯电动汽车充电频率高，充电小门需要频繁开启或关闭。因此充电小门的结构刚度应不低于传统加油小门的结构刚度要求（2.5 N/mm），另外耐久性能也要高于传统的加油小门，并且其周边搭接零件的刚度与强度也应考虑适当的加强。图5 示出某车型将充电小门设计在翼子板上，翼子板需要增加焊接支架来增加局部强度。

图5 某车型充电小门周边翼子板加强框示意图

1.3.4 小门开启包络要求

需要注意小门的运动包络与充电口盖的距离，推荐最小为8 mm，如图6 所示。充电小门开启后需避让充电枪包络以及手操作空间。

图6 充电小门到充电口盖的最小距离推荐示意图

1.3.5 造型整体需求

充电口的布置位置与造型的关系也十分密切。一般来讲，基于制造工艺要求，充电口门分缝线与侧围特征线的间隙应大于25 mm，至少保证15 mm，与侧围其他分缝线距离应大于25 mm，如图7 所示。

图7 充电小门开口与周边特征线/分缝线的距离要求示意图

1.4 充电座的设计要求

2015 年我国发布的《电动汽车传导充电用连接装置》标准（下文简述为标准）中，涉及到充电口布置的要求主要有 2 点[4]。

1.4.1 充电座的防护要求

标准中，要求车辆侧充电接口应有配属的防护装置，以确保插头和插座未插合时满足防护等级IP54 的要求。因此充电座保护盖是不可忽视的，一般有弹开式、插拔式及充电小门集成一体式，如图8 所示。

图8 电动汽车充电座保护盖形式

1.4.2 电子锁的解锁拉索布置

在充电过程中，充电枪与充电接口应具有锁止功能，防止充电过程中意外断开。而为了防止电子锁失效，也需要在车辆插座上安装备用的机械解锁装置。目前机械解锁装置一般通过拉索实现，拉索一般布置在靠近充电基座附近的位置，如图9 所示。

图9 某车型充电枪拉索位置示意图

2 充电口的布置位置

充电口在整车的位置选择一方面要考虑充电装置，另一方面要考虑整车驱动系统的整体布置。

2.1 充电装置简介

纯电动汽车的快充常见的充电方式大致有以下3 类[5-6]。

2.1.1 便携充电

便携充电是指使用随车附带的便携充电线连接普通家用插座充电，如图10 所示。由于充电速度慢，该方式只能做为一种辅助的充电方式。

图10 便携式充电桩设置

2.1.2 家用充电桩

家用充电桩是最常见的一种充电桩，如图11 所示。一般分为壁挂式和立式2 种，充电电压为220 V，一般在6～8 h 内完成充电，收费标准为民用电费。此充电方式较为便捷。

图11 某地下停车场充电桩设置

2.1.3 公共充电桩

公共充电桩一般分为快充和慢充，如图12 所示。

图12 公共充电桩设置示意图

统计目前家用以及充电站中的充电桩位置，可以发现充电桩位置设置在车头（尾）侧以及车位四角的比例略高于设置在车身侧。由此来看，将充电口设置在靠近车头或车尾侧更加方便客户进行充电操作。

2.2 驱动系统整体布置考虑

对于纯电动汽车，充电基座需要通过线束与其他驱动系统零件相连。考虑线束价格和功率损耗，应尽量减短线束长度。因此充电基座应尽量靠近充电模块。

2.3 充电口位置的市场现状分析

统计目前国内销量较高的26 款纯电动车的充电口位置，按照车头位置（包括标牌与格栅）、左前翼子板、右前翼子板、左后侧围、右后侧围、车尾位置，划分为6 个区域进行归纳，如图13 所示。

图13 充电口位置划分示意图

充电口位置分布最终统计情况，如图14 所示。充电口布置在车辆的左右侧的比例基本相同。快充和慢充口的相对布置位置统计，如图15 所示。除combo 式集成充电口外，约一半的纯电动汽车选择将快充口与慢充口分离布置，这主要是由于很多纯电动汽车是在传统车架构基础上进行开发的，因此会沿用传统车车身上的加油口作为其中一个充电口；在集成布置充电口的车辆中，超过大半的车辆将集成充电口布置在车头处，小部分的车辆选择放在后侧围上。

图14 参选调研的26 款纯电动汽车充电口位置分布

图15 充电口布置形式统计

将快充口与慢充口集成布置的策略可以减少一个充电门系统，节省费用，但相应需要的布置空间会增大。从集成式充电口的位置选择来看，大部分集成式充电口布置在了车头处，主要考虑以下3 个方面：1）造型方面：车头处的隔栅、标牌的造型面较为平整，便于增加充电口特征。2）布置空间方面：新能源汽车由于前舱布置空间相对传统车充裕，车头处空间较大，线束、管路较少，因此更利于充电口的布置。3）成本方面：一般新能源车的充电模块、电机等部件均布置在前舱，因此，将充电口前置相对来讲走线更短，成本更低。

3 结论

通过对市场现有纯电动汽车的分析以及各类充电桩的统计，归纳出了常用的充电口布置位置。从布置要求来看，首先新能源汽车由于前舱布置空间相对传统车充裕，车头处空间较大，线束、管路较少，因此更利于充电口的布置。其次考虑造型方面的特征，一般车头处的隔栅、标牌的造型面较为平整，更加便于增加充电口特征。从客户使用感觉来看，应尽量将充电口布置在车头或车辆靠前方位置，更加便于观察以及操作。从成本投入考虑，若充电模块、电机、电池等部件均布置在车辆前侧，那么将充电口前置相对来讲走线更短，成本更低。但也有部分新能源车是在传统车上进行改型开发，还需考虑钣金的共用策略以及模具费用等。