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暴雨之下，电动车泡水后是否安全？
2021-07-21 11:11:36· 来源：汽车电子设计 作者：朱玉龙
昨天最大的民生新闻就是河南等地的大雨，在大自然的暴力面前，人类好不容易发展出来的技术显得很无力。希望雨快点停下，受灾地区的朋友们都平平安安。对我们汽车
昨天最大的民生新闻就是河南等地的大雨，在大自然的暴力面前，人类好不容易发展出来的技术显得很无力。希望雨快点停下，受灾地区的朋友们都平平安安。
对我们汽车产业的从业者来说，很震撼的一些画面就是停在地库的、街边的汽车被大水冲成了漂浮的“船”。虽然这是极端情况，但是的南方地区在夏季时遭遇到狂风暴雨是经常发生的，即使把车停在车库里，也可能遇到被水淹的飞来横祸。大家都知道水泡过的燃油车，由于发动机进水，会带来很多潜在问题，而电动汽车这一新兴事物，也怕进水吗？而且电车浸水以后是否还可能造成漏电等新的问题？这让不少新能源汽车的车主很担心。
那么今天就从电池包设计的角度，讨论一下电动车泡水之后是否安全的问题。
首先，纯电动汽车的高压电系统至少在400V左右，这个电压比较高，超过了人体安全电压的范畴。也正是因为这个原因，电动汽车的安全设计需要对高压电采取应对措施，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，2020年《电动汽车安全指南》，我也参与了一些编写工作。
图1 电动汽车安全指南封面
电动车与传统燃油车最大不同之处在于，电动汽车没有发动机，就不存在进排气的问题，不需要靠吸入空气驱使电动机工作。因此在电动汽车设计中，电动机和电池包的工作环境是密闭的，并且会通过防水全封闭测试。如果合理地设计，电动汽车的防水性能可以说是非常好的，这也是行业的基本要求。
依据GB4208\IEC\EN60529标准，电动汽车电池系统的防尘防水等级建议为不低于IP67。IP防护等级由两个数字所组成，第一个数字表示防尘等级；第二个数字表示防水等级。数字越大表示其防护等级越好。电池系统的等级“IP67”，“6”代表完全防止灰尘侵入；“7”代表在1米深的水中浸泡不少于30min的状态下，低压监测功能正常、壳体内无进水。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2 电池系统防水防尘的要求和分解
动力电池壳体密封结构形式，一般有O形和异形两种。O形密封多用在壳体的电器连接件与壳体之间的密闭，也有用在箱体上盖与壳体之间的案例。
从材质角度，目前密封效果较好的还是采用橡胶类制品，通过压力，在上下安装面之间压缩弹性单元，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、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。如果做得不好，可能会发生沿系统外线束线芯的泄漏的情况，通常是由于高压线束两端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：在涉水的条件下，电池系统有效密封的电动汽车能保持动力，对抗积水等极端环境有一定的优势。但是需要特别说明的是，这并不意味着电动车深度泡水之后就没事，可以真的当船开。先不说湍急的水流的危险性，电动汽车的低压系统跟燃油车一样，是不防水的。12V电池和12V系统失效之后，受影响的是所有的操控系统，比如电动车窗等。
因此，遇到极端天气，我们普通人能做的还是保持敬畏之心，提前做好预防工作。毕竟我们的科技水平在大自然面前还是太稚嫩。
对我们汽车产业的从业者来说，很震撼的一些画面就是停在地库的、街边的汽车被大水冲成了漂浮的“船”。虽然这是极端情况，但是的南方地区在夏季时遭遇到狂风暴雨是经常发生的，即使把车停在车库里，也可能遇到被水淹的飞来横祸。大家都知道水泡过的燃油车，由于发动机进水，会带来很多潜在问题，而电动汽车这一新兴事物，也怕进水吗？而且电车浸水以后是否还可能造成漏电等新的问题？这让不少新能源汽车的车主很担心。
那么今天就从电池包设计的角度，讨论一下电动车泡水之后是否安全的问题。
首先，纯电动汽车的高压电系统至少在400V左右，这个电压比较高，超过了人体安全电压的范畴。也正是因为这个原因，电动汽车的安全设计需要对高压电采取应对措施，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，2020年《电动汽车安全指南》，我也参与了一些编写工作。
图1 电动汽车安全指南封面电动车与传统燃油车最大不同之处在于，电动汽车没有发动机，就不存在进排气的问题，不需要靠吸入空气驱使电动机工作。因此在电动汽车设计中，电动机和电池包的工作环境是密闭的，并且会通过防水全封闭测试。如果合理地设计，电动汽车的防水性能可以说是非常好的，这也是行业的基本要求。
依据GB4208\IEC\EN60529标准，电动汽车电池系统的防尘防水等级建议为不低于IP67。IP防护等级由两个数字所组成，第一个数字表示防尘等级；第二个数字表示防水等级。数字越大表示其防护等级越好。电池系统的等级“IP67”，“6”代表完全防止灰尘侵入；“7”代表在1米深的水中浸泡不少于30min的状态下，低压监测功能正常、壳体内无进水。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2 电池系统防水防尘的要求和分解
动力电池壳体密封结构形式，一般有O形和异形两种。O形密封多用在壳体的电器连接件与壳体之间的密闭，也有用在箱体上盖与壳体之间的案例。
从材质角度，目前密封效果较好的还是采用橡胶类制品，通过压力，在上下安装面之间压缩弹性单元，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、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。如果做得不好，可能会发生沿系统外线束线芯的泄漏的情况，通常是由于高压线束两端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：在涉水的条件下，电池系统有效密封的电动汽车能保持动力，对抗积水等极端环境有一定的优势。但是需要特别说明的是，这并不意味着电动车深度泡水之后就没事，可以真的当船开。先不说湍急的水流的危险性，电动汽车的低压系统跟燃油车一样，是不防水的。12V电池和12V系统失效之后，受影响的是所有的操控系统，比如电动车窗等。
因此，遇到极端天气，我们普通人能做的还是保持敬畏之心，提前做好预防工作。毕竟我们的科技水平在大自然面前还是太稚嫩。
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