汽车加油（充电）口盖选型趋势研究

王艺璇 马驰 陈宇辰 周雅 李仲奎

摘  要：本文阐述了汽车加油（充电）口盖的材质与控制方式的选型趋势，并结合开发过程中成本、功能需求等因素，分析了加油（充电）口盖外板、铰链板、底盒在材质方面的变化，以及其机械控制与电动控制的趋势。研究表明，目前大众、通用等欧美品牌塑料电控加油（充电）口盖最为普及;本田、丰田等日系品牌加油（充电）口盖材质主要以钢塑混合为主，控制方式由机械控制向电控过渡趋势明显;自主品牌加油（充电）口盖材质主要为纯金属或者纯塑料，机械控制与电控均有涉及。此外，随着智能化、电动化等趋势的发展，出现了磁吸式、翻转式、软开关控制、感应识别开启等新机构加油（充电）口盖。最后，基于口盖功能需求与通用化需求，本文以某量产车型加油口盖为研究对象，对加油口盖的材质与执行器的选型过程进行了分析，并结合近三年趋势，提供了加油（充电）口盖材质与控制方式的选型建议。

关键词：汽车;口盖;选型;趋势;材质;控制方式

中图分类号：U467.5    文献标识码：A    文章编号：1005-2550（2020）05-0053-06

Abstract： This paper expounds the vehicles fuel fillers material and control mode trend ， and combining with the factors of cost and functions in the process of project development， the material changes of the outer plate， hinge plate and bottom box， and the trends of mechanical or electric control of the lock are analyzed. The research shows that at present， plastic electronic fuel filler is the most popular in Europe and America cars such as Volkswagen and GM; steel-plastic mixing fuel filler is the main type for Japanese and Korean models such as Honda and Toyota ， and the transition trend of control mode from mechanical control to electronic control is obvious; the material of self-brand fuel filler is mainly pure metal or pure plastic， and both mechanical control and electronic control are involved. In addition， with the popularity of new energy vehicles， new mechanisms such as magnetic suction cap， swing cap， soft switch control cap and smart sensor cap have emerged. At the same time， based on the function of fuel cap，  this paper makes a correlation analysis on the choice of material and actuator based on an example of a mass-produced vehicle as the research object， and gives the choices of material and actuator suggestions according to the trend in recent three years.

Key Words： Vehicle; Fuel Cap; Trend; Choice; Material; Control Mode

前言

加油（充電）口盖是实现汽车燃料加注的重要零件，以下统称为“口盖”。除了需要满足开闭功能之外，还具有外观感知功能。在某些新能源车型上，还具有提供氛围灯安装点等辅助功能。口盖的材质、控制方式均对其感知质量、成本有直接的影响。本文对近三年口盖的材质、控制方式进行了跟踪，并根据车辆价格进行分类统计，梳理了口盖材质与控制方式的设计选择趋势，以期为后续车型口盖开发提供参考。

1    口盖材质及控制方式介绍

1.1   口盖材质介绍

加油口盖材质一般分为金属加油口盖、塑料加油口盖以及钢塑混合加油口盖。一般纯金属金属加油口盖采用冲压工艺，外板、内板、铰链板等零件焊接为一个总成，少数车型口盖外板与加强板通过包边工艺连接，底盒与侧围焊接同时涂胶密封。塑料加油口盖一般采用注塑工艺，外板、铰链板、底盒等可装配为一个总成，总成与侧围通过塑料底盒上的卡扣卡接。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（该成本不包含拉索、执行器），不同材质的加油口盖优缺点见表1。钢塑混合口盖的各项性能，基本介于金属口盖与塑料口盖之间。

1.2   口盖控制方式介绍

从控制方式上来看，加油口盖主要分为机械控制与电子控制两种。机械控制主要通过在车内主驾侧布置一机械开启手柄，通过机械拉索控制口盖的解落锁。电子控制则是通过与门锁联动，或者由用户操作中控实体按钮，通过BCM来控制加油口盖的解落锁。从成本上来讲，机械控制具有明显的成本优势，电子控制除了电子执行器成本略高之外，同时也需要增加按钮、BCM资源等，间接增加了一定的成本。机械拉索与电子执行器对比详见表2：

2    研究样本介绍

本次共计调研车辆195台，涵盖了乘用车市场较为主流的燃油车与电动车。其中自主品牌82台、日系43台、法系11台、德系21台、美系27台、韩系7台、其他车系4台，详见图1。调研车辆售价从5万至50万以上不等，近一半车辆的售价在15万元以内（均以官方最低配售价为基准），详见图2。同时，将数据与2016年数据进行对比，分析材质与控制方式趋势变化。对于目前自主品牌加油口盖的研发具有一定的参考价值。

3    口盖趋势

3.1   口盖材质趋势

在公开价格的车辆中，去除布置在前格栅、翼子板（均为采用塑料材质）的口盖，侧围上的口盖共有156个。按照外板、铰链板、底盒等主要部分的选材为钢材或者塑料，分为如下四类：钢-钢-钢、钢-钢-塑、钢-塑-塑、塑-塑-塑，如下图3所示。其中全钢（钢-钢-钢）、全塑（塑料-塑料-塑料）为主要形式。如图3所示：

从2016年到2019年，金属口盖占比显著下降、塑料口盖占比显著上升、钢塑混合方案占比显著下降，口盖全塑化趋势明显，详见图4。从车型售价区间上来看，塑料口盖在各价位车型区间均较为主流，在10万元以下售价区间，塑料口盖与金属口盖占比均为45.0%，10万元以上售价区间，塑料口盖明显占比明显高于金属口盖，其是价格越高的车辆，塑料口盖占比越高。但是在15万元以内的车辆，金属口盖仍然较为常见。钢塑混合口盖在各个售价区间占比均最小，一般不超过15.3%。具体数据详见图5。

3.2   口盖控制方式趋势

在本次调研中，加油口盖的控制方式主要分为：机械手柄开启、不上锁、电子按钮、电子按钮加push-push、push-push及软开关。其中不上锁主要指口盖外板可以直接打开，没有锁止机构的开启方式。push-push主要包含push-push集成锁止、push-push加单独锁销两种方式，主要区别是前者push-push执行器集成了口盖按压开闭与解落锁功能，后者push-push执行器仅可以实现口盖按压开闭功能，但是锁止加油口盖是由一单独X向的锁销实现的，在本次调研中不做区分，统称为push-push。口盖软开关控制方式是近年来的新型控制方式，主要通过操纵MP5屏幕上的软开关控制加油口盖开闭。具体的控制方式与代表车型详见表3：

总的来看，较于2016数据，2019年乘用车加油口盖控制方式新增了软开关开启、电子按钮+push-push开启两种方式。一般车内实体按钮较少时，可将加油口盖开闭功能集成在MP5上，当用户需要加油或者充电时，进入相关界面开启即可，代表车型为特斯拉。电子按钮+push-push该种控制方式由3.2%增加至5.1%，主要是由于具有高压油箱的混动车型占比提升。此外，机械拉索占比明显下降，电子按钮控制、及push-push随车联动控制占比显著上升，如下图6所示。主要是由于push-push电控、电子按钮控制在轻量化、感知质量上有明显的优势，符合当下电动化的潮流。

具体到细分车系，从2016年到2019年，日系、韩系车型中机械拉索占比显著下降，push-push比例显著上升，日系、韩系车型加油（充电）口盖电动化趋势明显。例如，2016款雅阁，加油口盖为机械拉索开启，而2018款雅阁，加油口盖为随车联动的push-push电控形式。 韩系车型中，以起亚K3为例，在最新发布的K3混动中，充电口盖为随车联动的push-push形式，其高端车型KX5等也均采用该形式。在欧系车中，随车联动的push-push形式仍最为主流，按钮+push-push电控形式显著提升，其主要是在途观PHEV等混动车型中，配合高压油箱的泄压需求逻辑使用的。在美系车型中，机械拉索的占比却略有提升。例如2019年新发布的福特领界、雪佛兰科鲁泽，加油口盖均采用了机械拉索。推测其可能是由于车型整体定位及成本限制，选择了机械拉索这一配置。各车系口盖控制方式占比如下图7所示：

从车辆的价格区间来看（均以官方最低配售价为基准），随着价位的升高，push-push的加油口盖占比逐渐升高，机械拉索占比逐渐降低，但是在20万以上区间，机械拉索占比仍有15.8%，这主要是由于雷克萨斯、英菲尼迪等部分日系高端车型仍采用机械拉索引起的。25万以上区间，按钮+push-push占比显著提升，5-10万区间，机械拉索最为主流，占比高达56.4%，明显高于push-push及按钮电控;10～15万区间，push-push、机械拉索均较为主流，分别占比51.5%、45.5%。在25万以上的价位区间，由于新能源车型的占比增加，尤其是需要在配有高压油箱的车型，导致按钮+push-push开启方式的加油口盖占比有所增长。如下图8所示：

4    口盖材质与控制方式选型分析

4.1  加油口盖材质与控制方式选型分析

根据上述加油口盖材质与控制方式控制趋势分析结果，结合整车定位、口盖通用化需求及感知质量需求，建议在10万以下车型的加油口盖材质上使用金属，采用机械拉索的机械开启方式;10万以上车型优先推荐push-push执行器、与门锁联动的电控方式。值得注意的是，项目开发前期需要明确车型规划，若某一款燃油车型规划有混动版、电动版，为保证口盖通用化率，减小模具投入，应充分考虑高压油箱信号需求，油管配合、氛围灯等安装需求，统一材质与控制方式，详见表4。一般不推荐口盖使用单独按钮电控的原因主要有以下两点：1增加单独的中控按钮造成整车成本的增加，2该控制方式要求需要特定的执行器，其体积较大，不便于口盖与轮罩的布置。

4.1.1 某车型加油口盖材质与控制方式选型

以我司某车型为例，其加油口盖在开发阶段，综合考略其定位中高端SUV、质量提升要求、轻量化等要求采用了塑料材质。同时该车型的混动版配有高压油箱，需要加油口盖在泄压后解锁，以防止高压油飞溅风险;同时加油口盖在关闭后需要立即上锁，以防止油箱压力上升后用户仍可以开启加油口盖。这就要求加油口盖需要在高压油箱完成泄压后才能解锁，且用户关闭口盖，BCM可以读取口盖关闭信号，随后立即控制口盖上锁。针对该功能需求我司选用了某push-push电子执行器，常规车加油口盖采用普通2 PIN执行器，仅用于接受BCM解落锁信号后执行动作即可;混动车型高压油箱加油口盖采用4 PIN 执行器，不仅可以接受BCM解落锁信号执行动作，并可以通过执行器位置信号来反馈口盖开闭信号，开闭信号由执行器内部微动开关提供。该两种执行器外观相同，与口盖匹配界面相同，可以实现常规车型与混动车型加油口盖总成（不包含执行器）通用化需求，與传统金属机械拉索口盖相比减轻重量924g，并实现加油口盖外观品质、防锈蚀、操作便捷化等多项质量提升，口盖结构如下图9所示：

4.2   充电口盖材质与控制方式选型分析

4.2.1 前格栅、尾灯处等位置充电口盖

充电口盖的材质选择应首先应考虑口盖的布置位置。若布置在车辆前格栅、翼子板、尾灯区域，由于口盖成型工艺限制与布置限制，口盖一般选择塑料材质，控制方式上一般选择电子控制。

4.2.2 侧围侧充电口盖

当充电口盖布置在侧围上时，若有一定的成本限制，且无氛围灯等配置需求，推荐在使用频率较低的快充口盖上采用金属材质、机械拉索开启的方案。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，建议在成本框满足的前提下，口盖材质上优先选择塑料。一般具有快、慢充电口盖两个口盖的车型，考虑到用户操作方便性，应避免两个口盖同时采用机械拉索或电子按钮;若整车定位较高，或有氛围灯等配置需求，两个口盖均可采用塑料、电控形式。执行器优先推荐push-push执行器，电控逻辑为与门锁联动，以减少按钮成本，详见表5：

5    结 论

大众、通用等欧美系车型塑料加油口盖最为普及，控制方式以电控为主，少数低端车型开始用机械拉索控制代替电子控制;本田、丰田、起亚等日韩系车型加油口盖材质主要以钢塑混合为主，控制方式由机械控制向电控过渡趋势明显;自主品牌加油口盖材质主要为纯金属或者纯塑料，少数车型开始使用金属包边的外板，控制方式由机械控制向电控过渡趋势明显。此外，随着智能化、电动化趋势的普及，也出现了磁吸式、翻转式、软开关控制、感应识别开启的充电口盖等新机构。从项目开发的层面上开看，可以在项目初期，结合整车定位与成本框、加油（充电）附加功能要求（如高压油箱策略、氛围灯等）、感知质量定位等综合考虑加油口盖材质与控制方式选型。

参考文献：

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