李仲奎，勾趙亮，徐澤彬，康潔

(東風汽車公司技術(shù)中心，湖北武漢 430058)

電動汽車乘客艙進水問題的分析與解決

李仲奎，勾趙亮，徐澤彬，康潔

(東風汽車公司技術(shù)中心，湖北武漢 430058)

針對某電動汽車涉水試驗中乘客艙進水的問題，記錄下所有的進水點，分別查找其進水途徑和原因，并進行歸類，包括車身結(jié)構(gòu)自身設(shè)計造成易漏涂膠的缺陷問題，管路、線束卡扣與孔配合不密封問題，換擋器、轉(zhuǎn)向柱、空調(diào)管等開過孔后密封處理不到位的問題等。接著針對每種問題給出了具體解決方案，實施后再次進行涉水驗證，乘客艙內(nèi)無進水出現(xiàn)。結(jié)果表明：對有密封要求的車身結(jié)構(gòu)，涂全焊縫密封膠、減少開孔和做好開孔后的密封處理，能較好地杜絕乘客艙進水。

電動汽車；涉水試驗；改進設(shè)計；方案驗證

0 引言

安全性是電動汽車的一項重要性能，除了涉及電器件安全和觸電防護，其防水也是不可忽視的性能。GB/T 18384.3-2015《電動汽車安全要求》中在“防水”章節(jié)里對模擬沖洗、模擬暴雨、模擬涉水都做了具體的要求。在國標之外，地方也有相關(guān)的標準，并且更嚴格，比如上海發(fā)布的DB 31T634-2012《電動乘用車運行安全和維護保障技術(shù)規(guī)范》里面有這樣的規(guī)定：(1)15 cm深的水池中，以(30±3) km/h的速度行駛，涉水總時間10 min；(2)30 cm深的水池中，以不小于5 km/h的速度進行前進、后退行駛，涉水總時間10 min。對此，試驗過程中除了考核動力系統(tǒng)絕緣電阻值，相應(yīng)地乘客艙不允許進水或允許極少量進水也應(yīng)該作為一項評價指標。

乘客艙通常布置有低壓線束和低壓電器件，避免浸水是一項基本的要求；此外，乘客艙是駕乘人員的乘坐空間，乘客艙進水會影響乘坐舒適性；再者，乘客艙進水，若不能及時排干，會加快車輛的腐蝕，影響車輛的使用壽命。因此，如何加強電動汽車乘客艙的密封性、防止在嚴苛的涉水試驗中進水是一個值得探討的課題，作者基于此開展電動汽車乘客艙密封性設(shè)計的研究。

1 某電動汽車乘客艙進水問題描述

1.1 電動汽車乘客艙基本概況

電動汽車的乘客艙與傳統(tǒng)汽車的乘客艙大同小異，區(qū)別主要在于地板下方安裝動力電池造成地板局部有凸起，如圖1所示。

圖1 電動汽車乘客艙

理論上，乘客艙應(yīng)是一個密閉的空間，能隔音、防水。但是考慮到汽車零部件的功能需求、涂裝工藝的功能需求以及制造工藝水平等實際情況，車身乘客艙又很難是一個真正意義上的密閉空間。

1.2 涉水試驗中乘客艙進水問題記錄

在對某電動汽車按地方標準做涉水試驗時，發(fā)現(xiàn)乘客艙地板及前圍板有多處進水點。試驗結(jié)束后，在地板低洼處，如圖2(a)、 (b)所示，位于駕駛員踏腳處和副駕駛員踏腳處都有大量的積水存在。

圖2 乘客艙低洼處積水點

對乘客艙進水點進行記錄，匯總?cè)缦?，總共?處。

(1)車身中地板中部

進水點位于中通道后端的中地板中部，在圖3中圈起處，有較大的水流。

圖3 車身中地板中部進水處

(2)車身中地板右邊部

進水點位于后排座椅下橫梁右端處，見圖4中圈起位置，有水滴往下流。

(3)車身邊縱梁里板上線束卡扣處

進水點位于車身左右邊縱梁里板上線束卡扣處。如圖5中圈起位置，車身右邊縱梁上線束卡扣安裝處有水滴出現(xiàn)。

圖4 車身中地板右邊部進水處

圖5 車身右邊縱梁上線束卡扣進水處

(4)換擋器安裝處

進水點位于換擋器安裝位置周邊，如圖6中示意的位置，換擋器周邊及中通道加強板兩側(cè)內(nèi)沿有水滴往外流。

圖6 換擋器安裝位置進水處

(5)前圍上轉(zhuǎn)向柱過孔處

進水點位于前圍上轉(zhuǎn)向柱過孔位置，如圖7中圈起的位置，在轉(zhuǎn)向柱孔罩的沉臺內(nèi)有大量的積水。

圖7 前圍上轉(zhuǎn)向柱過孔位置進水處

(6)前圍上空調(diào)管路過孔處

進水點位于前圍上空調(diào)管路過孔處，如圖8中圈起的位置。拆掉前圍隔音墊，也發(fā)現(xiàn)對應(yīng)空調(diào)管路過孔處的前圍隔音墊是濕漉漉的。

圖8 前圍上空調(diào)管路過孔位置進水處

2 乘客艙進水原因分析

針對上述乘客艙進水點問題，進行原因分析，結(jié)果如下：

(1)車身中地板中部進水原因

檢查實車后發(fā)現(xiàn)，原數(shù)模上定義的涂膠線路見圖9，在實車上有局部未涂，見圖10。而該處位于鈑金件轉(zhuǎn)角處，考慮到制造工藝水平，預(yù)留有較大的間隙，見圖11。因此，若是該處不進行涂膠封堵，當車輛涉水時，就會有較大的水流進入車內(nèi)。

圖10 地板下方漏涂膠

圖11 轉(zhuǎn)角處鈑金間有較大間隙

(2)車身中地板右邊部進水原因

對比中地板左側(cè)無水滴、右側(cè)有水滴的現(xiàn)狀，查看實車和數(shù)模，確定該處水滴來自制動管路卡扣的安裝處，見圖12。是由于制動管路卡扣與孔配合不能完全密封造成的，見圖13(a)卡扣結(jié)構(gòu)，及圖13(b)卡扣與孔的配合有間隙存在。

圖12 制動管路安裝線路

圖13 制動管路卡扣安裝結(jié)構(gòu)

(3)車身邊縱梁里板上線束卡扣處進水原因

乘客艙低壓線束布置如圖14所示，線束走向位于地板兩側(cè)，通過卡扣固定到邊縱梁里板上。

圖14 乘客艙低壓線束布置

該線束卡扣也是普通卡扣，與安裝孔之間難以保證完全密封，見圖15。

圖15 線束卡扣安裝結(jié)構(gòu)

(4)換擋器安裝處進水原因

檢查實車，位于中通道下方有換擋器下箱體，見圖16。進一步查看數(shù)模，發(fā)現(xiàn)換擋器下箱體的兩側(cè)都帶有孔洞，見圖17(a)換擋器下箱體左側(cè)面和圖17(b)換擋器下箱體右側(cè)面?？锥磳?yīng)在換擋手柄的轉(zhuǎn)軸線上，設(shè)計時未考慮密封造成的。當車輛涉水時，水很容易從孔洞進入換擋器內(nèi)側(cè)，進而上串流出進入車內(nèi)。

圖16 中通道下方的換擋器結(jié)構(gòu)

圖17 換擋器下箱體結(jié)構(gòu)

(5)前圍上轉(zhuǎn)向柱過孔處進水原因

前圍上轉(zhuǎn)向柱過孔結(jié)構(gòu)如圖18所示。由于轉(zhuǎn)向軸護套與車身連接僅是靠彈性擠壓(如圖19所示)，很容易隨著車輪跳動及轉(zhuǎn)向變形，導(dǎo)致大量的水進入艙內(nèi)，流到駕駛員踏腳處。

圖18 前圍上轉(zhuǎn)向柱過孔結(jié)構(gòu)

圖19 轉(zhuǎn)向柱護套壓緊密封結(jié)構(gòu)

(6)前圍上空調(diào)管路過孔處進水原因

空調(diào)管路在穿過前圍擋板時，未對過孔進行有效封堵，造成少量水由空調(diào)管路過孔進入艙內(nèi)。圖20為空調(diào)進出管路結(jié)構(gòu)。圖21為前圍及前圍隔音墊上的過孔，僅有一孔處增加墊塊，但為海綿墊，無防水作用。

圖20 空調(diào)管路結(jié)構(gòu)

圖21 前圍及隔音墊上過孔結(jié)構(gòu)

對以上進水點原因分析進行歸類，見表1。

表1 乘客艙進水點原因匯總表

3 解決方案與驗證

3.1 解決措施

(1)針對車身中地板中部進水問題，臨時解決措施是將漏涂的膠補上；永久解決措施是改進車身地板局部結(jié)構(gòu)，取消后排座椅后橫梁上局部加強結(jié)構(gòu)，圖22(a)是更改前，圖22(b)是更改后，實現(xiàn)地板上方的連續(xù)性涂膠，達到涂膠操作的方便性，見圖23。

圖22 后排座椅下橫梁結(jié)構(gòu)變更

圖23 全部位于地板上方的涂膠線

(2)針對車身中地板右邊部進水問題，解決措施是更改制動管路的固定方式，由卡扣卡孔改為卡焊接螺柱，見圖24，地板上不再設(shè)計卡扣孔。

圖24 制動管路卡扣固定到焊接螺柱上

(3)針對車身邊縱梁里板上線束卡扣處進水問題，解決措施是將線束卡扣卡孔全部改為卡焊接螺柱，見圖25。

圖25 線束卡扣固定到焊接螺柱上

(4)針對換擋器安裝處進水問題，臨時解決措施是在換擋器下箱體兩側(cè)有孔洞的地方貼堵片，見圖26。永久解決措施是改進換擋器下箱體結(jié)構(gòu)，或采用其他款式的換擋器來解決密封問題。

圖26 換擋器下箱體密封方案

(5)針對前圍上轉(zhuǎn)向柱過孔處進水問題，解決措施是在轉(zhuǎn)向柱護套內(nèi)設(shè)置卡鉤結(jié)構(gòu)，將護套卡在車身上，見圖27、圖28，通過卡鉤卡緊護套，保持護套與車身鈑金時刻處于壓緊狀態(tài)。

圖27 護套內(nèi)設(shè)置卡鉤的結(jié)構(gòu)

圖28 護套卡在車身上

(6)針對前圍上空調(diào)管路過孔處進水問題，解決措施是取消前圍隔音墊上的海綿墊，在空調(diào)本體側(cè)增加橡膠墊，同時將空調(diào)本體上局部筋板改為平面，以增大接觸面積，達到最大可能地阻止水流進入車內(nèi)，如圖29所示。

圖29 增加橡膠墊密封結(jié)構(gòu)

3.2 試驗驗證

將上述解決方案應(yīng)用到實車上，再次開展涉水試驗，即使車輛駛?cè)?0 cm深的水池中，見圖30，來回運行10 min，也未發(fā)現(xiàn)乘客艙內(nèi)部有明顯的進水，表明乘客艙密封性得到較大的提升。

圖30 涉水試驗車輛

4 結(jié)束語

乘客艙的密封性關(guān)系到低壓電器零部件的安全、駕乘人員的乘坐舒適性以及車輛的耐腐蝕年限。電動汽車對防水的要求比傳統(tǒng)汽車更高。對某電動汽車進水問題進行分析與解決，歸納出改進乘客艙密封性的措施，主要包括以下幾個方面：

(1)對于有密封功能的車身結(jié)構(gòu)，例如車身前中后地板、中通道、邊縱梁里板、前圍板等，結(jié)構(gòu)設(shè)計時需考慮所有的焊縫易于涂膠密封，盡量避免易于忽視的涂膠線路出現(xiàn)。

(2)對于有密封功能的車身結(jié)構(gòu)，同上，在布置線束、管路等固定點時，避免采用開孔固定形式，建議采用焊接螺柱固定。

(3)對于有密封功能的車身結(jié)構(gòu)，同上，需要開設(shè)過孔時，例如換擋器、轉(zhuǎn)向柱、管路、線路，及檢修通道時，一定要做好密封防護。分析各種可能的進水途徑，力爭做到無死角的密封。

【1】侯寶樹，楊新明，段文君,等.關(guān)于乘用車四門防水工藝技術(shù)淺析[J].汽車零部件，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】許立杰，陳朋，崔穎武.汽車電線束防水區(qū)域劃分和防水等級設(shè)定[J].汽車電器，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，碩士，高級工程師，研究方向為車身結(jié)構(gòu)設(shè)計。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