李仲奎，勾趙亮，徐澤彬，康潔

(東風(fēng)汽車公司技術(shù)中心，湖北武漢 430058)

電動(dòng)汽車乘客艙進(jìn)水問題的分析與解決

李仲奎，勾趙亮，徐澤彬，康潔

(東風(fēng)汽車公司技術(shù)中心，湖北武漢 430058)

針對(duì)某電動(dòng)汽車涉水試驗(yàn)中乘客艙進(jìn)水的問題，記錄下所有的進(jìn)水點(diǎn)，分別查找其進(jìn)水途徑和原因，并進(jìn)行歸類，包括車身結(jié)構(gòu)自身設(shè)計(jì)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(duì)每種問題給出了具體解決方案，實(shí)施后再次進(jìn)行涉水驗(yàn)證，乘客艙內(nèi)無進(jìn)水出現(xiàn)。結(jié)果表明：對(duì)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(jìn)水。

電動(dòng)汽車；涉水試驗(yàn)；改進(jìn)設(shè)計(jì)；方案驗(yàn)證

0 引言

安全性是電動(dòng)汽車的一項(xiàng)重要性能，除了涉及電器件安全和觸電防護(hù)，其防水也是不可忽視的性能。GB/T 18384.3-2015《電動(dòng)汽車安全要求》中在“防水”章節(jié)里對(duì)模擬沖洗、模擬暴雨、模擬涉水都做了具體的要求。在國(guó)標(biāo)之外，地方也有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，并且更嚴(yán)格，比如上海發(fā)布的DB 31T634-2012《電動(dòng)乘用車運(yùn)行安全和維護(hù)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(shí)間10 min；(2)30 cm深的水池中，以不小于5 km/h的速度進(jìn)行前進(jìn)、后退行駛，涉水總時(shí)間10 min。對(duì)此，試驗(yàn)過程中除了考核動(dòng)力系統(tǒng)絕緣電阻值，相應(yīng)地乘客艙不允許進(jìn)水或允許極少量進(jìn)水也應(yīng)該作為一項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)。

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(xiàng)基本的要求；此外，乘客艙是駕乘人員的乘坐空間，乘客艙進(jìn)水會(huì)影響乘坐舒適性；再者，乘客艙進(jìn)水，若不能及時(shí)排干，會(huì)加快車輛的腐蝕，影響車輛的使用壽命。因此，如何加強(qiáng)電動(dòng)汽車乘客艙的密封性、防止在嚴(yán)苛的涉水試驗(yàn)中進(jìn)水是一個(gè)值得探討的課題，作者基于此開展電動(dòng)汽車乘客艙密封性設(shè)計(jì)的研究。

1 某電動(dòng)汽車乘客艙進(jìn)水問題描述

1.1 電動(dòng)汽車乘客艙基本概況

電動(dòng)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(dòng)力電池造成地板局部有凸起，如圖1所示。

圖1 電動(dòng)汽車乘客艙

理論上，乘客艙應(yīng)是一個(gè)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(shí)際情況，車身乘客艙又很難是一個(gè)真正意義上的密閉空間。

1.2 涉水試驗(yàn)中乘客艙進(jìn)水問題記錄

在對(duì)某電動(dòng)汽車按地方標(biāo)準(zhǔn)做涉水試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)乘客艙地板及前圍板有多處進(jìn)水點(diǎn)。試驗(yàn)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(diǎn)

對(duì)乘客艙進(jìn)水點(diǎn)進(jìn)行記錄，匯總?cè)缦拢偣灿?處。

(1)車身中地板中部

進(jìn)水點(diǎn)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(jìn)水處

(2)車身中地板右邊部

進(jìn)水點(diǎn)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(jìn)水點(diǎn)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(jìn)水處

圖5 車身右邊縱梁上線束卡扣進(jìn)水處

(4)換擋器安裝處

進(jìn)水點(diǎn)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(qiáng)板兩側(cè)內(nèi)沿有水滴往外流。

圖6 換擋器安裝位置進(jìn)水處

(5)前圍上轉(zhuǎn)向柱過孔處

進(jìn)水點(diǎn)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(tái)內(nèi)有大量的積水。

圖7 前圍上轉(zhuǎn)向柱過孔位置進(jìn)水處

(6)前圍上空調(diào)管路過孔處

進(jìn)水點(diǎn)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(duì)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(jìn)水處

2 乘客艙進(jìn)水原因分析

針對(duì)上述乘客艙進(jìn)水點(diǎn)問題，進(jìn)行原因分析，結(jié)果如下：

(1)車身中地板中部進(jìn)水原因

檢查實(shí)車后發(fā)現(xiàn)，原數(shù)模上定義的涂膠線路見圖9，在實(shí)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(jìn)行涂膠封堵，當(dāng)車輛涉水時(shí)，就會(huì)有較大的水流進(jìn)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(jìn)水原因

對(duì)比中地板左側(cè)無水滴、右側(cè)有水滴的現(xiàn)狀，查看實(shí)車和數(shù)模，確定該處水滴來自制動(dòng)管路卡扣的安裝處，見圖12。是由于制動(dòng)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(dòng)管路安裝線路

圖13 制動(dòng)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(jìn)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(jìn)水原因

檢查實(shí)車，位于中通道下方有換擋器下箱體，見圖16。進(jìn)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?duì)應(yīng)在換擋手柄的轉(zhuǎn)軸線上，設(shè)計(jì)時(shí)未考慮密封造成的。當(dāng)車輛涉水時(shí)，水很容易從孔洞進(jìn)入換擋器內(nèi)側(cè)，進(jìn)而上串流出進(jìn)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(jìn)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(hù)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(dòng)及轉(zhuǎn)向變形，導(dǎo)致大量的水進(jìn)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(hù)套壓緊密封結(jié)構(gòu)

(6)前圍上空調(diào)管路過孔處進(jìn)水原因

空調(diào)管路在穿過前圍擋板時(shí)，未對(duì)過孔進(jìn)行有效封堵，造成少量水由空調(diào)管路過孔進(jìn)入艙內(nèi)。圖20為空調(diào)進(jìn)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(duì)以上進(jìn)水點(diǎn)原因分析進(jìn)行歸類，見表1。

表1 乘客艙進(jìn)水點(diǎn)原因匯總表

3 解決方案與驗(yàn)證

3.1 解決措施

(1)針對(duì)車身中地板中部進(jìn)水問題，臨時(shí)解決措施是將漏涂的膠補(bǔ)上；永久解決措施是改進(jìn)車身地板局部結(jié)構(gòu)，取消后排座椅后橫梁上局部加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，圖22(a)是更改前，圖22(b)是更改后，實(shí)現(xiàn)地板上方的連續(xù)性涂膠，達(dá)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(duì)車身中地板右邊部進(jìn)水問題，解決措施是更改制動(dòng)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(jì)卡扣孔。

圖24 制動(dòng)管路卡扣固定到焊接螺柱上

(3)針對(duì)車身邊縱梁里板上線束卡扣處進(jìn)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(duì)換擋器安裝處進(jìn)水問題，臨時(shí)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(jìn)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(duì)前圍上轉(zhuǎn)向柱過孔處進(jìn)水問題，解決措施是在轉(zhuǎn)向柱護(hù)套內(nèi)設(shè)置卡鉤結(jié)構(gòu)，將護(hù)套卡在車身上，見圖27、圖28，通過卡鉤卡緊護(hù)套，保持護(hù)套與車身鈑金時(shí)刻處于壓緊狀態(tài)。

圖27 護(hù)套內(nèi)設(shè)置卡鉤的結(jié)構(gòu)

圖28 護(hù)套卡在車身上

(6)針對(duì)前圍上空調(diào)管路過孔處進(jìn)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(shí)將空調(diào)本體上局部筋板改為平面，以增大接觸面積，達(dá)到最大可能地阻止水流進(jìn)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(yàn)驗(yàn)證

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

圖30 涉水試驗(yàn)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(dòng)汽車對(duì)防水的要求比傳統(tǒng)汽車更高。對(duì)某電動(dòng)汽車進(jìn)水問題進(jìn)行分析與解決，歸納出改進(jìn)乘客艙密封性的措施，主要包括以下幾個(gè)方面：

(1)對(duì)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(jì)時(shí)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(duì)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(diǎn)時(shí)，避免采用開孔固定形式，建議采用焊接螺柱固定。

(3)對(duì)于有密封功能的車身結(jié)構(gòu)，同上，需要開設(shè)過孔時(shí)，例如換擋器、轉(zhuǎn)向柱、管路、線路，及檢修通道時(shí)，一定要做好密封防護(hù)。分析各種可能的進(jìn)水途徑，力爭(zhēng)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(jí)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(jí)工程師，研究方向?yàn)檐嚿斫Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。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