應對新能源車涉水試驗標準提高的密封設計研究

康國強 陸龍海

（上汽通用汽車有限公司武漢分公司，武漢 430000）

主題詞：汽車 新能源 涉水 車身密封

1 引言

近年，電動車發展迅速，逐步走進千家萬戶，不論是車輛的基本功能或是考慮電動車的漏電風險，不允許水侵入乘客艙都是一項重要的性能目標，國標及地方標準關于電動車涉水試驗標準也進行了提高[1]，如何確保在嚴苛的涉水工況下，保證車輛密封性能是值得研究探討的課題[2]。整車密封涉及的范圍較廣，本文主要聚焦電動車涉水工況下的車身密封技術。

2 新能源車身密封系統介紹

2.1 車身密封系統范圍

車身密封系統（圖1）主要是對車身鈑金接縫、孔洞、空腔等特征進行密封或結構加強處理，使子系統滿足整車密封性能目標。

圖1 車身密封系統范圍

2.2 車身密封系統構成

車身密封系統由車身膠、油漆膠、PLUG、BAFFLE等元素構成，如圖2、圖3所示。

圖2 車身密封系統構成

圖3 車身密封系統元素

密封膠分為2 類：車身密封膠（車身車間實施，涂在鈑金的搭接面之間）和油漆密封膠（油漆車間實施，涂在鈑金的搭接縫上）。

堵蓋PLUG可以在油漆車間/總裝車間安裝，用以密封工藝孔。

隔音塊BAFFLE 在車身車間安裝，用以烘烤膨脹后100%隔斷車身主要的斷面空腔。

3 新能源涉水規范及工況特點解讀

3.1 國家標準

GB 18384—2020《電動汽車安全要求》（5.1：人員觸電防護要求）指出，如果車輛無絕緣電阻監控系統，則要求在涉水試驗后的絕緣電阻滿足一定要求，涉水試驗具體要求為“汽車應在10 cm 深的水池中，以20 km/h 的速度行駛500 m，時間大約1.5 min，如果水池長度小于500 m，需要進行幾次，總的時間（包括在水池外的時間）應少于10 min，如圖4 所示”。若車輛配有絕緣電阻監控系統，則不需要進行涉水試驗[3]。

圖4 國標涉水工況示意

3.2 地方標準

上海市新能源汽車產品電安全要求及檢測方法DB 31/T643—2012《電動乘用車運行安全和維護保障技術規范》[4]。

整車涉水要求及檢驗方法為“整車在水深300 m的水道內，以5 km/h 車速，正反向各行駛10 分鐘；150 mm的水道內以30 km/h，行駛10 min后（如圖5），在車輛濕的狀態下測量車輛動力系統絕緣電阻，要求電阻≥500 Ω/V；涉水后檢查車輛如發現車廂內地板出現滲漏按不合格論處。”

圖5 地方標準涉水工況示意

標準解讀：國標、地方標準對新能源車提出了新的特定的試驗要求，其中地方標準DB 31/T643—2012《電動乘用車運行安全和維護保障技術規范》[4]中的試驗標準相比傳統車或企業標準有了極大的提高，顯著的特點是持續時間久并且首次引入了倒車工況的考核。

4 新能源車身密封問題案例

4.1 新能源車身密封典型問題1

某新能源車在涉水工況（150 mm/30 km·h-1）前艙防火墻區域漏水，經分析鎖定漏水路徑為艙外水壓力作用下通過前縱梁雪橇定位孔及焊接工藝孔高速涌入，從防火墻與前門鉸鏈立柱R角及貼合面通道漫過艙內密封膠最高點進入艙內，如圖6所示。

圖6 車身密封典型案例1

油漆膠實際切向密封功能有限，鈑金貼合間隙及R角難以填充，沿著膠的切線方向會存在進水路徑，該案例就是油漆膠與車身膠沒有形成有效配合產生的，如圖7所示，在密封設計及工藝過程控制中均需要重點關注。

圖7 油漆密封膠典型截面

4.2 新能源車身密封典型問題2

某新能源車型在涉水工況（150 mm/30 km·h-1）前艙防火墻上部拐角漏水，經分析鎖定路徑為涉水激起的水流通過防火墻與前風擋下流水槽的縫隙突破油漆膠及車身膠片的密封進入艙內，如圖8所示

圖8 車身密封典型案例2

艙內/外油漆密封膠與車身密封膠或膠條配合密封的，搭接區需形成足夠的overlap，該案例就是油漆膠與密封膠條重合搭接區域不足產生的。

5 新能源車身密封設計概念

5.1 工況特點分析

DB 31/T643—2012《電動乘用車運行安全和維護保障技術規范》[4]涉水試驗（30 km/h、150 mm水深），試驗持續10 min，循環次數多重復抗沖擊能力要求較高，前艙區域承受水流直接沖擊，前后車輪輪罩區域受車輪高速旋轉甩起的水流沖擊，前地板主要承受靜水壓，這幾個區域是需要強化密封設計的關鍵區域，如圖9所示。

圖9 工況特點分析（1）

DB 31/T643—2012《電動乘用車運行安全和維護保障技術規范》[4]涉水試驗（5 km/h、300 mm水深），車輛涉水深度最深，持續20 min，車輛地板區域、門檻區域長時間承受靜壓，該工況同時存在倒車工況，新能源車輛沒有油箱遮擋且受電池布置的影響，涉水倒車工況時在后地板區域容易形成一個倒灌的腔，對后地板密封要求較高需要在密封設計中予以強化，如圖10所示

圖10 工況特點分析（2）

5.2 車身密封設計策略

結合試驗工況的分析及典型案例經驗總結，總結新能源車身密封的設計策略。

新能源汽車相比傳統燃油車，在車身密封領域，主要體現在整車對車身涉水性能有更高的要求，其中DB 31/T643—2012《電動乘用車運行安全和維護保障技術規范》[4]是具體化的試驗性能指標。

（1）DB 31/T643—2012《電動乘用車運行安全和維護保障技術規范》[4]對下車體中的前艙、前后地板、前后輪罩區域的密封有極高的要求，基于此需要對這些區域原則性采取雙道密封的設計策略，兼顧腐蝕性能，具體建議為艙外油漆膠+車身膠＞艙內油漆膠+車身膠＞雙道油漆膠，如圖11所示。

圖11 車身密封策略示意

（2）受制于產品結構限制無法實現雙道密封的需要列為關鍵控制點、與工藝、制造、質量團隊協作識別風險進行強化控制。

（3）油漆膠不具備沿路徑的切向密封能力，存在不同類型膠配合密封的，兩種膠搭接處在設計時要預留overlap＞20 mm 以確保設計的可靠性，在工藝制造環節也需對實際配合情況重點控制。

（4）避免在車身下車體區域開設通濕區的工藝孔、安裝孔特征，受結構限制無法避免的，需要通過對手件設計穩妥的密封方案。

6 結語

本文通過對新能源車型的特點以及試驗工況的分析、典型密封案例的剖析，總結了一些新能源車身密封設計建議。具有應對電動車對車身密封設計提出更高要求的警示作用，也對后續電動車身密封設計具有一定的指導意義。