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新能源汽车充电枪与充电口匹配研究

时间:2022-11-09 来源:腾斯凯

  1前言

  随着科技的发展,人类发明创造致力于改善人类的居住环境,降低人们日常劳作的时间,提升劳动效率,提升产品满意度,对产品的开发和推广带来正向激励作用。在使用和实现意愿过程中,首先需要满足人们使用的要求,对产品及方案进行不断优化,以满足生活、劳作的各项要求,即满足人机工程要求,才能进一步获得使用体验及满意度评估。

  2存在问题

  由于新能源汽车较传统汽车起步较晚,近几年在国家政策的大力扶持和号召下,才如雨后春笋般的得到发展。电动汽车相对于传统汽车几百年的发展历史,融入社会交给用户使用和实践的时间短,总有一些地方存在设计缺陷和尚需完善优化的地方,有很多功能和操作考虑不是很合理,因此存在各种问题,也是在所难免。

  由于该竞品车在开发过程中考虑不周全,该产品在设计时未考虑手持空间,还原模拟数据如下图1-2所示,充电枪在插入车辆充电插口时手指无抓握充电枪空间,枪体手柄持握处基本和车辆外廓面干涉,无抓握空间,经分析其一是充电枪枪管与手柄之间夹角过小,其二是车身充电口加注口与车身XY平面夹角过小,侵占手持空间。

  具体问题如下:出现问题:

  1、充电枪在正常充电状态下与车身廓边贴合,侵占手握空间,充电枪充电口与握柄夹角过小;

  2、车身端充电口与充电枪对接方向与车身XY平面无夹角,导致车身钣金面侵占手握空间。

  基于以上分析结果,对充电枪、车身充电口设计不合理给予优化,提升产品适应能力,提高用户满意度。

  3原因剖析

  充电枪在进行充电操作过程中,手持充电枪的操作空间完全被侵占,导致充电枪插拔困难,其原因主要是在设计过程未将车、枪、人三者结合一起进行分析,使用场景模拟不足,遗漏操作过程手抓持场景。为解决这一问题,通过对SAEJ833、GB10000标准所述人体手部构造尺寸(具体图示、参数对比见附图3、4,附表1、2)的研究,可以得出充电枪与车身钣金之间至少需要预留50-70mm的手持空间。

  结合人机工程学人体物理参数的归纳定义,现对充电枪的结构、车身对接充电口的布置朝向进行优化,解决用户在使用过程中手操作空间问题,节省用户插拔充电枪的时间,降低用户抱怨率。

  本文所要解决的技术问题就是针对现有充电枪在充电过程中手操作空间不足,难以拔插的设计缺陷,提供一种插拔角度更大,手操作抓握空间更优的充电枪,同时对车身对接充电口的布置角度同步进行优化,提升产品品质,降低用户抱怨率。

  4优化方案

  针对现有充电枪在充电过程中手操作空间不足,难以拔插的设计缺陷,提供一种插拔角度更大,手操作抓握空间更优的充电枪,同时对车身对接充电口的布置角度同步进行优化,提升产品品质,降低用户抱怨率。

  1)充电枪本体结构优化:

  图5充电枪手柄与充电端口夹角为116°,在车身充电口布置空间受限的情况下,充电枪手柄会与车身外钣金干涉。

  图6所示,若将充电枪充电口与手柄处夹角增到大于120°,则车身的充电口布置位置及空间都不会受到限制,车身上充电口的位置可以随意布置。考虑到人机操作的便利性,在不过度增大手柄与充电端口角度的情况下,充电枪手柄与充电端口角度设定值120°-160°为合适,可避免在使用过程无手操持空间的问题。

  2)车身充电口对接结构优化:

  如图7所示车身充电口设计成与XY平面夹角为0°,充电枪操作手柄与车身外钣金贴合,手操持空间被侵占。其实物操作已经出现问题,规避方案:将充电口充电端与车辆XY平面在Z正向上呈现一个角度,使手在抓持充电手柄时与车辆外侧有一定间隙,保证手操作舒适性。

  具体改善方案如图8所示,充电口布置与XY平面夹角30°,充电手柄与车身外钣金间隙为70mm,可改善手操作空间。若将其设计成与XY平面夹角为20~30°,则充电枪手柄与车身外钣金处间隙可达到50~70mm,可满足手操持空间要求,可有效改善手操作舒适性。

  优化可选用图9两种途径:1、优化充电枪的结构;2、优化车身充电口的布置角度;选取其中一种进行优化即可解决,电动车在充电过程中,手无操持空间的问题。

  5总结

  本分析优化方案使用相互关联独立辩证的方法作为研究出发点,建立互相兼顾、同时匹配的方法进行结构优化,在优化充电枪结构的同时,也对车身的充电对接口的布置优化提出了要求,在车辆设计初期进行设计控制可以有效控制开发成本,避免模具浪费,同时为用户的使用带来便捷。此更改方案改善了原来充电枪用户使用不便,插拔困难的问题,优化后更体现了以人为本的设计理念,各关键要素相互关联相互制约,引前车为鉴可以为师,分析对方的问题可以让自己少走弯路,借鉴它人的智慧可以更快成长,分析它人的过失可以让产品走得更远更稳。

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