连续暴雨下,电动汽车的电池防水设计能扛住么

图片

对于大多数普通消费者来说,电动汽车还是一个比较抽象的概念。而对于南方的用户,夏季往往会遭遇到狂风暴雨,甚至是偶尔到来的台风等极端天气,这个时候即使把车停在车库里,也可能遇到被淹的情况,也就是我们常说的水淹车的事故。而电动汽车这一类型,“浸水以后会不会造成的车辆触电问题”,这让不少新能源汽车潜在的消费者很担心。究竟暴雨天气导致积水、电动车泡在水里,会产生漏电吗?

纯电动汽车的电压至少在400V左右,这个电压是比较高的,但正是因为有这个高压系统的存在,电动汽车的安全设计需要有很好的应对措施,我们通常称之为“高压电气安全规范”。国内外一直非常重视电动汽车的安全问题,中国也在这方面做了很多工作,而2020年《电动汽车安全指南》,我也参与了一些编写工作。

图片

图1 电动汽车安全指南封面

电动车与传统燃油车不同之处在于,电动汽车没有发动机,因此不存在进气和排气的问题,不需要靠吸入空气去使电动机工作。在设计上,电动机和电池包的工作环境是密闭的,经过防水全封闭设计,如果按照合理的设计,防水性能应该是非常好的。这是行业的基本要求。

依据GB4208\IEC\EN60529标准,IP防护等级由两个数字所组成,第一个数字表示防尘;第二个数字表示防水。数字越大表示其防护等级越好。电动汽车电池系统的防尘防水等级建议为不低于IP67。

其中,IP6X, 6为防尘,是完全防止灰尘侵入;IPX7的7,即1米深的水 浸泡不少于30min,同时,在低压监测功能正常工作状态中测试,壳体内无进水为合格。在GB/T18384-2015 安全要求中,对于防水明确提出了三种试验规则:模拟清洗、模拟暴雨、模拟涉水。在GB/T31467.3-2015中,还提出了海水浸泡实验,也是模拟和接近故障工况的一种实验方法。

在《电动汽车安全指南》中,提出了电动汽车电池的一般性要求,如下图所示:

图片

图2 电池系统防水防尘的要求和分解

用于动力电池壳体密封,一般有O形密封和异形密封结构形式。O形密封多用在壳体的电器连接件与壳体的密封,也有用在箱体上盖与壳体之间的案例。从材质角度,目前应用效果较好的还是橡胶类制品,从耐温度、耐溶剂、线性膨胀系数、弹性模量、硬度、强度(压缩、弯曲、抗张、剪切、冲击)等综合考虑。

通常而言,压力密封是指通过上下安装面之间的作用力压缩弹性单元,把弹性单元压缩到一定的百分比,利用弹性单元的反弹力,使弹性单元和上下安装表面充分地接触,达到防水防尘的要求。市场上电池箱常用的压缩密封弹性材料为发泡类的硅胶或橡胶、注塑成型类实心或微发泡的硅胶或橡胶,其中发泡类硅胶有较好的压缩变形性能和反弹应力衰减性能,有一定的减震缓冲的作用,当密封圈与上下箱体之间的接触摩擦力大于水压力,且密封圈与上下箱体之间紧密接触时,能达到防水防尘的密封作用。密封圈的密封效果与密封圈的有效密封宽度和压缩量有密切的关系。

常见的密封圈形式如下图所示,密封圈的有效密封宽度指的是从螺母内边沿到密封圈内侧的距离,圆孔只是为了进行限位,有效密封宽度要根据电池箱的密封防护等级以及密封圈的材料性能来确定。

图片

图3 电池系统结构密封设计

电气密封面的设计:电池系统高、低压接插件也都具有密封设计。电器连接口是电池系统与整车或外界重要的输出、输入、通信、监控通道。因为接口连接件的多样性、数量多,设计有一定的难度。这一般是电池系统密封的薄弱环节。如果做的不好,可能会发生沿系统外线束线芯的泄漏情况,通常是由于高压线束两端中的一端插件密封不到位,沿线芯内泄漏到另一端;还有就是低压线束密封堵无法承受相应水压或密封堵与插件不匹配而泄漏。

小结:

在极端气候特别是南方洪灾天气下,有效密封的电动汽车可能带来更好的效果,能在涉水和洪灾中起到一定作用,在这个过程里面,电池系统的强密封特性是基础,以后把12V电池和12V系统做得更好的密封,能把电动汽车变成像船一样的存在,也可能是电动汽车对抗极端气候下的独特卖点。

图|网络及相关截图

作者简介:朱玉龙,资深电动汽车三电系统和汽车电子工程师,著有《汽车电子硬件设计》。

来源:盖世汽车大V说 作者:2030出行研究室 *本文由盖世汽车大V说专栏作者撰写发布。专栏作者为本文的真实合法性和中立性负责,观点仅代表个人,不代表盖世汽车。如需转载请联系专栏作者。

2030出行研究室

2030 Mobility Research Laboratory,中国首个全部由博士组成的汽车新出行深度研究组织。

  • 885896

  • 519

盖世大V作者



关于盖世汽车资讯| 联系电话:021-39586122 | 联系邮箱:info@gasgoo.com| 客服QQ:2569524782

盖世汽车旗下网站:中文站|国际站|中文汽车资讯|英文汽车资讯|盖世汽车社区

盖世汽车 版权所有2011|未经授权禁止复制或建立镜像,否则将追究法律责任。

增值电信业务经营许可证 沪B2-2007118沪ICP备07023350号