电动汽车乘客舱进水问题的分析与解决

李仲奎，勾赵亮，徐泽彬，康洁

(东风汽车公司技术中心，湖北武汉 430058)

电动汽车乘客舱进水问题的分析与解决

李仲奎，勾赵亮，徐泽彬，康洁

(东风汽车公司技术中心，湖北武汉 430058)

针对某电动汽车涉水试验中乘客舱进水的问题，记录下所有的进水点，分别查找其进水途径和原因，并进行归类，包括车身结构自身设计造成易漏涂胶的缺陷问题，管路、线束卡扣与孔配合不密封问题，换挡器、转向柱、空调管等开过孔后密封处理不到位的问题等。接着针对每种问题给出了具体解决方案，实施后再次进行涉水验证，乘客舱内无进水出现。结果表明：对有密封要求的车身结构，涂全焊缝密封胶、减少开孔和做好开孔后的密封处理，能较好地杜绝乘客舱进水。

电动汽车；涉水试验；改进设计；方案验证

0 引言

安全性是电动汽车的一项重要性能，除了涉及电器件安全和触电防护，其防水也是不可忽视的性能。GB/T 18384.3-2015《电动汽车安全要求》中在“防水”章节里对模拟冲洗、模拟暴雨、模拟涉水都做了具体的要求。在国标之外，地方也有相关的标准，并且更严格，比如上海发布的DB 31T634-2012《电动乘用车运行安全和维护保障技术规范》里面有这样的规定：(1)15 cm深的水池中，以(30±3) km/h的速度行驶，涉水总时间10 min；(2)30 cm深的水池中，以不小于5 km/h的速度进行前进、后退行驶，涉水总时间10 min。对此，试验过程中除了考核动力系统绝缘电阻值，相应地乘客舱不允许进水或允许极少量进水也应该作为一项评价指标。

乘客舱通常布置有低压线束和低压电器件，避免浸水是一项基本的要求；此外，乘客舱是驾乘人员的乘坐空间，乘客舱进水会影响乘坐舒适性；再者，乘客舱进水，若不能及时排干，会加快车辆的腐蚀，影响车辆的使用寿命。因此，如何加强电动汽车乘客舱的密封性、防止在严苛的涉水试验中进水是一个值得探讨的课题，作者基于此开展电动汽车乘客舱密封性设计的研究。

1 某电动汽车乘客舱进水问题描述

1.1 电动汽车乘客舱基本概况

电动汽车的乘客舱与传统汽车的乘客舱大同小异，区别主要在于地板下方安装动力电池造成地板局部有凸起，如图1所示。

图1 电动汽车乘客舱

理论上，乘客舱应是一个密闭的空间，能隔音、防水。但是考虑到汽车零部件的功能需求、涂装工艺的功能需求以及制造工艺水平等实际情况，车身乘客舱又很难是一个真正意义上的密闭空间。

1.2 涉水试验中乘客舱进水问题记录

在对某电动汽车按地方标准做涉水试验时，发现乘客舱地板及前围板有多处进水点。试验结束后，在地板低洼处，如图2(a)、 (b)所示，位于驾驶员踏脚处和副驾驶员踏脚处都有大量的积水存在。

图2 乘客舱低洼处积水点

对乘客舱进水点进行记录，汇总如下，总共有6处。

(1)车身中地板中部

进水点位于中通道后端的中地板中部，在图3中圈起处，有较大的水流。

图3 车身中地板中部进水处

(2)车身中地板右边部

进水点位于后排座椅下横梁右端处，见图4中圈起位置，有水滴往下流。

(3)车身边纵梁里板上线束卡扣处

进水点位于车身左右边纵梁里板上线束卡扣处。如图5中圈起位置，车身右边纵梁上线束卡扣安装处有水滴出现。

图4 车身中地板右边部进水处

图5 车身右边纵梁上线束卡扣进水处

(4)换挡器安装处

进水点位于换挡器安装位置周边，如图6中示意的位置，换挡器周边及中通道加强板两侧内沿有水滴往外流。

图6 换挡器安装位置进水处

(5)前围上转向柱过孔处

进水点位于前围上转向柱过孔位置，如图7中圈起的位置，在转向柱孔罩的沉台内有大量的积水。

图7 前围上转向柱过孔位置进水处

(6)前围上空调管路过孔处

进水点位于前围上空调管路过孔处，如图8中圈起的位置。拆掉前围隔音垫，也发现对应空调管路过孔处的前围隔音垫是湿漉漉的。

图8 前围上空调管路过孔位置进水处

2 乘客舱进水原因分析

针对上述乘客舱进水点问题，进行原因分析，结果如下：

(1)车身中地板中部进水原因

检查实车后发现，原数模上定义的涂胶线路见图9，在实车上有局部未涂，见图10。而该处位于钣金件转角处，考虑到制造工艺水平，预留有较大的间隙，见图11。因此，若是该处不进行涂胶封堵，当车辆涉水时，就会有较大的水流进入车内。

图10 地板下方漏涂胶

图11 转角处钣金间有较大间隙

(2)车身中地板右边部进水原因

对比中地板左侧无水滴、右侧有水滴的现状，查看实车和数模，确定该处水滴来自制动管路卡扣的安装处，见图12。是由于制动管路卡扣与孔配合不能完全密封造成的，见图13(a)卡扣结构，及图13(b)卡扣与孔的配合有间隙存在。

图12 制动管路安装线路

图13 制动管路卡扣安装结构

(3)车身边纵梁里板上线束卡扣处进水原因

乘客舱低压线束布置如图14所示，线束走向位于地板两侧，通过卡扣固定到边纵梁里板上。

图14 乘客舱低压线束布置

该线束卡扣也是普通卡扣，与安装孔之间难以保证完全密封，见图15。

图15 线束卡扣安装结构

(4)换挡器安装处进水原因

检查实车，位于中通道下方有换挡器下箱体，见图16。进一步查看数模，发现换挡器下箱体的两侧都带有孔洞，见图17(a)换挡器下箱体左侧面和图17(b)换挡器下箱体右侧面。孔洞对应在换挡手柄的转轴线上，设计时未考虑密封造成的。当车辆涉水时，水很容易从孔洞进入换挡器内侧，进而上串流出进入车内。

图16 中通道下方的换挡器结构

图17 换挡器下箱体结构

(5)前围上转向柱过孔处进水原因

前围上转向柱过孔结构如图18所示。由于转向轴护套与车身连接仅是靠弹性挤压(如图19所示)，很容易随着车轮跳动及转向变形，导致大量的水进入舱内，流到驾驶员踏脚处。

图18 前围上转向柱过孔结构

图19 转向柱护套压紧密封结构

(6)前围上空调管路过孔处进水原因

空调管路在穿过前围挡板时，未对过孔进行有效封堵，造成少量水由空调管路过孔进入舱内。图20为空调进出管路结构。图21为前围及前围隔音垫上的过孔，仅有一孔处增加垫块，但为海绵垫，无防水作用。

图20 空调管路结构

图21 前围及隔音垫上过孔结构

对以上进水点原因分析进行归类，见表1。

表1 乘客舱进水点原因汇总表

3 解决方案与验证

3.1 解决措施

(1)针对车身中地板中部进水问题，临时解决措施是将漏涂的胶补上；永久解决措施是改进车身地板局部结构，取消后排座椅后横梁上局部加强结构，图22(a)是更改前，图22(b)是更改后，实现地板上方的连续性涂胶，达到涂胶操作的方便性，见图23。

图22 后排座椅下横梁结构变更

图23 全部位于地板上方的涂胶线

(2)针对车身中地板右边部进水问题，解决措施是更改制动管路的固定方式，由卡扣卡孔改为卡焊接螺柱，见图24，地板上不再设计卡扣孔。

图24 制动管路卡扣固定到焊接螺柱上

(3)针对车身边纵梁里板上线束卡扣处进水问题，解决措施是将线束卡扣卡孔全部改为卡焊接螺柱，见图25。

图25 线束卡扣固定到焊接螺柱上

(4)针对换挡器安装处进水问题，临时解决措施是在换挡器下箱体两侧有孔洞的地方贴堵片，见图26。永久解决措施是改进换挡器下箱体结构，或采用其他款式的换挡器来解决密封问题。

图26 换挡器下箱体密封方案

(5)针对前围上转向柱过孔处进水问题，解决措施是在转向柱护套内设置卡钩结构，将护套卡在车身上，见图27、图28，通过卡钩卡紧护套，保持护套与车身钣金时刻处于压紧状态。

图27 护套内设置卡钩的结构

图28 护套卡在车身上

(6)针对前围上空调管路过孔处进水问题，解决措施是取消前围隔音垫上的海绵垫，在空调本体侧增加橡胶垫，同时将空调本体上局部筋板改为平面，以增大接触面积，达到最大可能地阻止水流进入车内，如图29所示。

图29 增加橡胶垫密封结构

3.2 试验验证

将上述解决方案应用到实车上，再次开展涉水试验，即使车辆驶入30 cm深的水池中，见图30，来回运行10 min，也未发现乘客舱内部有明显的进水，表明乘客舱密封性得到较大的提升。

图30 涉水试验车辆

4 结束语

乘客舱的密封性关系到低压电器零部件的安全、驾乘人员的乘坐舒适性以及车辆的耐腐蚀年限。电动汽车对防水的要求比传统汽车更高。对某电动汽车进水问题进行分析与解决，归纳出改进乘客舱密封性的措施，主要包括以下几个方面：

(1)对于有密封功能的车身结构，例如车身前中后地板、中通道、边纵梁里板、前围板等，结构设计时需考虑所有的焊缝易于涂胶密封，尽量避免易于忽视的涂胶线路出现。

(2)对于有密封功能的车身结构，同上，在布置线束、管路等固定点时，避免采用开孔固定形式，建议采用焊接螺柱固定。

(3)对于有密封功能的车身结构，同上，需要开设过孔时，例如换挡器、转向柱、管路、线路，及检修通道时，一定要做好密封防护。分析各种可能的进水途径，力争做到无死角的密封。

【1】侯宝树，杨新明，段文君,等.关于乘用车四门防水工艺技术浅析[J].汽车零部件，2014(10):64-67. HOU B S,YANG X M,DUAN W J,et al.Analysis of Passenger Cars Four-door Light Waterproof Technology[J].Automobile Parts,2014(10):64-67.

【2】许立杰，陈朋，崔颖武.汽车电线束防水区域划分和防水等级设定[J].汽车电器，2015(2):23-25. XU L J,CHEN P,CUI Y W.How to Divide Waterproof Area and Configure Waterproof Grade for Vehicle Wiring Harness[J].Auto Electric Parts,2015(2):23-25.

Analysis and Solution of Water in Letting for EV Passenger Compartment

LI Zhongkui, GOU Zhaoliang, XU Zebin，KANG Jie

(Technical Center，Dongfeng Motor Corporation, Wuhan Hubei 430058, China)

Aiming at the water in letting problem of passenger compartment during paddle test for an electric vehicle, all the infall spots were noted, the tracks and causes of water in letting were examined respectively and they were classified, including the bug problems of lack glue by reason of body structure design, the no hermetic problems of pipeline and wiring harness clip matching hole, and deficiency hermetic disposal problems after opening channels holes etc. Then, the concrete solutions were presented for every problem. The paddle test was performed again, water could not enter passenger compartment. Results indicate that daubing all welding line glue, reducing hole and doing well hermetic disposal after opening hole for body structure which have hermetic request, can prevent water in letting passenger compartment efficaciously.

EV；Paddle test； Improvement design；Project validation

2016-12-02

李仲奎(1981—),男，硕士，高级工程师，研究方向为车身结构设计。E-mail:lizk@dfmc.com.cn。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.03.016

U463.82+1

B

1674-1986(2017)03-062-06