東華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 張 艷

當(dāng)前，汽車已成為人們居家生活的主要交通工具，然而汽車的發(fā)展過大地消耗了地球資源，同時(shí)也引起了環(huán)境污染。汽車排放的尾氣會(huì)產(chǎn)生城市的溫室效應(yīng)，并造成臭氧層破壞，形成的酸雨酸霧等環(huán)境問題，對(duì)動(dòng)植物也產(chǎn)生了很大危害，為此，新能源汽車的發(fā)展已成為建設(shè)可持續(xù)發(fā)展低碳社會(huì)的重要部分，越來越受到各個(gè)國(guó)家的高度重視。

1 新能源汽車充電座存在問題分析

充電接口是新能源汽車的關(guān)鍵技術(shù)之一。現(xiàn)有的新能源汽車充電接口還存在過熱、漏水等缺陷，嚴(yán)重威脅新能源汽車充電系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性，不利于新能源汽車在市場(chǎng)上的推行和使用。因此，設(shè)計(jì)或優(yōu)化改進(jìn)現(xiàn)有新能源汽車充電座結(jié)構(gòu)，讓其能夠降低過熱影響，改善漏水問題，對(duì)于推進(jìn)新能源汽車的普及具有重要的意義。

目前電動(dòng)汽車充電座的防水結(jié)構(gòu)通常是在插座端蓋上設(shè)置密封圈，當(dāng)插座端蓋閉合在充電插座本體上時(shí)，密封圈在插端蓋與充電座本體上端面之間形成密封連接，但是目前的防水等級(jí)為IP55，仍然太低，不能做到完全防水。另外，充電口蓋和車身鈑金件之間通常不設(shè)有密封結(jié)構(gòu)，雨水容易進(jìn)入到充電接口內(nèi)，進(jìn)而影響充電座的正常使用，降低汽車充電過程的安全性。

2 新能源汽車充電座漏點(diǎn)分析

圖1 某款新能源汽車充電座的漏點(diǎn)

圖2 嵌入連接缺陷

根據(jù)《電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電用連接裝置 第1部分：通用要求》（GB/T 20234.1—2015）的規(guī)定，供電插頭和供電插座、車輛插頭和車輛插座插合后，其防護(hù)等級(jí)應(yīng)分別達(dá)到IP55。筆者對(duì)當(dāng)下市場(chǎng)上的某一款新能源汽車充電座進(jìn)行防水測(cè)試，通過測(cè)試發(fā)現(xiàn)該款新能源汽車充電座的漏點(diǎn)主要集中在O形密封圈與線纜入口的Family sealing處（圖1）。其中，充電插座殼體與線纜端蓋之間的防水措施主要是O形密封圈，此密封圈容易失效，并且安裝了O形密封圈以后，殼體與端蓋的間隙又變大，無法做到完全防塵防水。另外，現(xiàn)有的線纜入口Family sealing處支撐不足，只有周邊1圈，中間無支撐，插入線纜易導(dǎo)致Family sealing變形（圖2）；線與Family sealing干涉結(jié)構(gòu)中部分線干涉不足；框口較大，強(qiáng)度不足，用力時(shí)易變形。由此說明該款新能源汽車充電座如果沒有O形密封圈，則蓋與殼體的間隙小，如果有O形密封圈，蓋與殼體的間隙大。該款新能源汽車充電座的缺陷，映射出現(xiàn)有IP55的防水等級(jí)，已經(jīng)滿足不了新能源汽車充電座的使用需求，如果在此基礎(chǔ)上對(duì)此款新能源汽車的充電座進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)設(shè)計(jì)，將其防水能力再提高一些，可讓新能源汽車充電座的安全可靠性得到進(jìn)一步提高。

3 新能源汽車充電座結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案

3.1 充電座的殼體優(yōu)化

針對(duì)殼體與端蓋之間的連接存在巨大的縫隙及O形密封圈存在的問題，筆者對(duì)其擬定了以下改進(jìn)方案。

（1）將線纜端蓋進(jìn)行封閉設(shè)計(jì)（圖3），并在蓋體上增加加強(qiáng)筋，這樣可以在增加其強(qiáng)度的同時(shí)避免與蓋裝配密封時(shí)蓋體變形。無封閉蓋殼如圖3a所示，封閉式蓋殼如圖3b所示。

圖3 線纜端蓋

（2）在O形密封圈上增加螺紋（圖4），使O形密封圈與蓋體之間的干涉增加0.2 mm，減小殼體與蓋的間隙。

3.2 電纜出口蓋板優(yōu)化

對(duì)于圖3中出現(xiàn)的問題，由于線路進(jìn)入的蓋板之間的連接存在一定縫隙，以及在蓋板的四周連接不緊密，容易產(chǎn)生老化失效，筆者對(duì)其擬定了以下改進(jìn)方案。

（1）在蓋板處增加支撐（圖5），避免線纜插入過程中Family sealing變形導(dǎo)致干涉不足和框口變形。

圖4 O形密封圈改進(jìn)前后的對(duì)比

圖5 支撐面對(duì)比

（2）增加線與Family sealing的干涉，減小Family sealing孔的尺寸；增加線纜與Family sealing的干涉點(diǎn)（圖6），由2個(gè)改為3個(gè)。

新能源汽車充電座對(duì)大功率充電的要求越來越高，充電座在實(shí)際運(yùn)用過程中，需要提高使用環(huán)境的安全性，除了加強(qiáng)充電座的維護(hù)外，最主要的還是要從充電座本身出發(fā)，發(fā)展新技術(shù)，提高生產(chǎn)工藝，讓充電座真正符合市場(chǎng)使用需求。

圖6 干涉點(diǎn)對(duì)比

知識(shí)鏈接

IP防護(hù)等級(jí)

IP（Ingress Protection，進(jìn)入防護(hù)）防護(hù)等級(jí)系統(tǒng)是由IEC（International Electrotechnical Commission，國(guó)際電子技術(shù)委員會(huì)）起草的一個(gè)以電器設(shè)備和包裝的防塵、防水和防碰撞程度對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行分類的方法。

防護(hù)等級(jí)多以IP后跟隨2個(gè)數(shù)字來表述，數(shù)字用來明確防護(hù)的等級(jí)。第一位數(shù)字表明設(shè)備抗微塵的范圍，或者是人們?cè)诿芊猸h(huán)境中免受危害的程度。代表防止固體異物進(jìn)入的等級(jí)（表1），最高級(jí)別是6。第二位數(shù)字表明設(shè)備防水的程度。代表防止進(jìn)水的等級(jí)（表2），最高級(jí)別是8。