【技术帖】汽车加油（充电）口盖选型趋势研究
关键词：汽车；口盖；选型；趋势；材质；控制方式
加油（充电）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。
1.1 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。
表1 金属口盖、塑料口盖优缺点对比
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：
表2 机械拉索、电子执行器优缺点对比
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。
图1 2019年研究样本车系占比图
图2 2019年研究样本售价占比图
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：
图3 加油口盖材质图例
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。
图4 2016、2019口盖材质占比图
图5 口盖材质占比与价格趋势图
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pushpush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：
表3 口盖控制方式与代表车型
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。
图6 2016、2019口盖控制方式占比图
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，pushpush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pushpush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：
图7 2016、2019年各车系口盖控制方式占比图
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+pushpush开启方式的加油口盖占比有所增长。如下图8所示：
图8 口盖控制方式占比与价格趋势图
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。
表4 加油口盖材质与控制方式推荐表
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，与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：
图9 加油口盖结构图例
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：
表5 充电口盖材质与控制方式推荐表
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。
来源：期刊-《汽车科技》；作者：王艺璇1，马驰1，陈宇辰2，周雅1，李仲奎1