新能源汽车充电座密封性的改进措施

东华大学机械工程学院 张 艳

当前，汽车已成为人们居家生活的主要交通工具，然而汽车的发展过大地消耗了地球资源，同时也引起了环境污染。汽车排放的尾气会产生城市的温室效应，并造成臭氧层破坏，形成的酸雨酸雾等环境问题，对动植物也产生了很大危害，为此，新能源汽车的发展已成为建设可持续发展低碳社会的重要部分，越来越受到各个国家的高度重视。

1 新能源汽车充电座存在问题分析

充电接口是新能源汽车的关键技术之一。现有的新能源汽车充电接口还存在过热、漏水等缺陷，严重威胁新能源汽车充电系统的安全性与稳定性，不利于新能源汽车在市场上的推行和使用。因此，设计或优化改进现有新能源汽车充电座结构，让其能够降低过热影响，改善漏水问题，对于推进新能源汽车的普及具有重要的意义。

目前电动汽车充电座的防水结构通常是在插座端盖上设置密封圈，当插座端盖闭合在充电插座本体上时，密封圈在插端盖与充电座本体上端面之间形成密封连接，但是目前的防水等级为IP55，仍然太低，不能做到完全防水。另外，充电口盖和车身钣金件之间通常不设有密封结构，雨水容易进入到充电接口内，进而影响充电座的正常使用，降低汽车充电过程的安全性。

2 新能源汽车充电座漏点分析

图1 某款新能源汽车充电座的漏点

图2 嵌入连接缺陷

根据《电动汽车传导充电用连接装置 第1部分：通用要求》（GB/T 20234.1—2015）的规定，供电插头和供电插座、车辆插头和车辆插座插合后，其防护等级应分别达到IP55。笔者对当下市场上的某一款新能源汽车充电座进行防水测试，通过测试发现该款新能源汽车充电座的漏点主要集中在O形密封圈与线缆入口的Family sealing处（图1）。其中，充电插座壳体与线缆端盖之间的防水措施主要是O形密封圈，此密封圈容易失效，并且安装了O形密封圈以后，壳体与端盖的间隙又变大，无法做到完全防尘防水。另外，现有的线缆入口Family sealing处支撑不足，只有周边1圈，中间无支撑，插入线缆易导致Family sealing变形（图2）；线与Family sealing干涉结构中部分线干涉不足；框口较大，强度不足，用力时易变形。由此说明该款新能源汽车充电座如果没有O形密封圈，则盖与壳体的间隙小，如果有O形密封圈，盖与壳体的间隙大。该款新能源汽车充电座的缺陷，映射出现有IP55的防水等级，已经满足不了新能源汽车充电座的使用需求，如果在此基础上对此款新能源汽车的充电座进行优化改进设计，将其防水能力再提高一些，可让新能源汽车充电座的安全可靠性得到进一步提高。

3 新能源汽车充电座结构优化方案

3.1 充电座的壳体优化

针对壳体与端盖之间的连接存在巨大的缝隙及O形密封圈存在的问题，笔者对其拟定了以下改进方案。

（1）将线缆端盖进行封闭设计（图3），并在盖体上增加加强筋，这样可以在增加其强度的同时避免与盖装配密封时盖体变形。无封闭盖壳如图3a所示，封闭式盖壳如图3b所示。

图3 线缆端盖

（2）在O形密封圈上增加螺纹（图4），使O形密封圈与盖体之间的干涉增加0.2 mm，减小壳体与盖的间隙。

3.2 电缆出口盖板优化

对于图3中出现的问题，由于线路进入的盖板之间的连接存在一定缝隙，以及在盖板的四周连接不紧密，容易产生老化失效，笔者对其拟定了以下改进方案。

（1）在盖板处增加支撑（图5），避免线缆插入过程中Family sealing变形导致干涉不足和框口变形。

图4 O形密封圈改进前后的对比

图5 支撑面对比

（2）增加线与Family sealing的干涉，减小Family sealing孔的尺寸；增加线缆与Family sealing的干涉点（图6），由2个改为3个。

新能源汽车充电座对大功率充电的要求越来越高，充电座在实际运用过程中，需要提高使用环境的安全性，除了加强充电座的维护外，最主要的还是要从充电座本身出发，发展新技术，提高生产工艺，让充电座真正符合市场使用需求。

图6 干涉点对比

知识链接

IP防护等级

IP（Ingress Protection，进入防护）防护等级系统是由IEC（International Electrotechnical Commission，国际电子技术委员会）起草的一个以电器设备和包装的防尘、防水和防碰撞程度对产品进行分类的方法。

防护等级多以IP后跟随2个数字来表述，数字用来明确防护的等级。第一位数字表明设备抗微尘的范围，或者是人们在密封环境中免受危害的程度。代表防止固体异物进入的等级（表1），最高级别是6。第二位数字表明设备防水的程度。代表防止进水的等级（表2），最高级别是8。