新能源汽車高壓配電系統(tǒng)防水測試方法及參數(shù)研究

任昌敏 王雪峰

摘 要：高壓配電系統(tǒng)的防水性能對于新能源汽車的安全性是非常重要的，由于是高電壓工作，高壓配電系統(tǒng)一旦發(fā)生漏水，容易造成短路，導致自燃，影響的生命財產(chǎn)安全。我司生產(chǎn)的新能源汽車高壓配電系統(tǒng)包括：高壓配電箱、高壓線束、充電模式二，這三類產(chǎn)品都需要進行氣密性測試，達到相應的防水性能，如IPX7防等級，俗稱防水測試。 傳統(tǒng)防水測試屬于效率低、人為因素影響大，故研究高效率的防水測試方法及參數(shù)優(yōu)化，對新能源公司產(chǎn)品設計、驗證、生產(chǎn)、檢測等重要環(huán)節(jié)意義重大。

關鍵詞：防水;新能源汽車;高壓配電系統(tǒng);氣密;測試

1 高壓配電系統(tǒng)關鍵部件防水重要性

隨著我們技術的不斷進步，新能源電動轎車出現(xiàn)。新能源純電動汽車的高壓系統(tǒng)電壓最高可達500多伏，所以對高壓線纜的防護性有很高的要求。新能源汽車的安全性是影響行業(yè)發(fā)展的一個重要因素，在其出廠前，需要對關鍵部件進行包括密封性能測試在內的多種測試。高壓配電系統(tǒng)防水性能對于整個新能源汽車安全性至關重要，如發(fā)生不同程度滲水，發(fā)生電氣短路引起自燃、電控失靈等重大安全事故。

2 防水等級介紹和對應測試氣壓

2.1防水等級介紹

防護等級采用國際電工委員會（IEC）推薦的IPXX等級標準，不同的安裝場所，等級是不一樣的。在等級標準中，XX是兩位數(shù)字，第一位表示產(chǎn)品對固體的防護等級，第二位表示對液體的防護等級。固體防護等級有7個等級，用0-6表示;液體防護等級有9個等級，用0-8分別表示。

2.2? IPXX防水等級對應參考氣壓

根據(jù)IPX7實驗條件，測試水深為1M，對應參考壓強為9.8Kpa，計算如下：P=pgh（p是液體密度，單位kg/m?，g=9.8n/kg，h為高度，單位m）

P=1000*9.8*1=9800pa=9.8kpa;

3 防水性能與氣密性等效實驗方法介紹

3.1防水與氣密等效實驗方法介紹

本次等效實驗方法以上汽配電箱樣本，依據(jù)標準GB4208 《外殼防護等級（IP代碼）》和我司的上汽配電箱的大小，IPX7測試方法：將樣品浸入1m水深，保持30min。判定條件是：無滲水影響。

1m深的水換算成樣品承受的壓力值為10kPa。由于氣體分子比水分子小，故可推斷10kPa為測試時充氣氣壓的最小值。

氣密與防水等效性驗證方法：

1）氣密性測試預期值：充氣壓力30kPa，充氣30s，平衡40s，測試30s。判定標準：差壓值≤200Pa為合格（參考將樣品浸入水中，對樣品持續(xù)充氣，樣品無氣泡冒出）。

2）防水試驗：測試合格樣品按照GB 4208進行IPX7試驗。判定標準：無水進入樣品。測試結果一致。說明氣密性檢測參數(shù)合理。

4 氣密性測試方法及原理的介紹

4.1按檢測方式方法可做以下區(qū)分：

目前比較普遍的檢測方法有正壓和負壓兩種方式，而正壓和負壓的測試方法主要區(qū)別是在用負壓通過對真空室抽空，使檢測的產(chǎn)品形成壓差，而正壓是通過充進一定的壓力進行檢測。

4.2氣密性測試工作原理介紹：

壓降法顧名思義，通過等量進氣、穩(wěn)壓、檢測、通過檢測氣體壓力、體積的變化由精密測試儀PLC經(jīng)過一系列的采樣、計算、分析從而得出其泄漏速率、泄漏值等，根據(jù)這些數(shù)據(jù)，做出判斷OK或NG。原理：在密閉的工件腔體內通入一定壓力一定體積的氣體，然后斷開部件的壓縮空氣供給（閥門關閉），靜止一段時間使其壓力穩(wěn)定，經(jīng)過既定的測量時間過后測量壓力變化。如果存在泄漏，傳感壓力就會下降。

5 氣密性測試參數(shù)確定及優(yōu)化

5.1氣密性測試參數(shù)

5.1.1泄漏率

工件的泄漏率實際上就是工件的允許泄漏量。工件的泄漏率取決工件的材料、結構及實際工況條件。

5.1.2測試壓力

通常泄漏率都要參考給定的測試壓力，而測試壓力都是參照工件實際工況條件確定的。高壓配電箱等效壓力計算，一般測試氣壓為30Kpa。

5.1.3充氣時間

充氣時壓縮空氣由受壓狀態(tài)進入一個密閉容器后，會引起系列的熱力學、動力學變化，其壓力會發(fā)生降低，標準容器與被測工件內的壓力會存在顯著的差異，當充氣壓力或測試容積增加時，這種充氣引起的壓力變化會更加明顯。

1.4平衡時間

由于充氣效應的存在，在充氣與檢測之間增加一段平衡時間是必要的，平衡時間的長短需要根據(jù)具體的測量對象來確定。

1.5檢測時間

由于泄漏產(chǎn)生的壓力降在測試壓力附近近似的與時間成正比，可以測量出在一定時間內差壓的變化值，進而計算泄漏量的大小。

5.2氣密性測試參數(shù)優(yōu)化

本次氣密性參數(shù)優(yōu)化以上汽PDU為樣本，此次優(yōu)化目的是在不影響測試結果的前提下，尋找最優(yōu)的測試參數(shù)，從而降低測試節(jié)拍。

5.2.1實驗因子確定

在不更改判定條件的狀態(tài)下，我們確定影響泄漏值的因子有：充氣時間、平衡時間，兩個因子我們分別取4個水平：充氣時間15S/20S/25S/30S、平衡時間5個水平10S/15S/20S/25S/40S;

5.2.2實驗記錄

按照我們日常的數(shù)學統(tǒng)計兩個因子，分別4個水平和5個，各測試3次我們需要進行60組實驗才能找到最優(yōu)的測試參數(shù)，借助Minitab軟件完成我們的實驗設計;

5.3實驗結果與分析

根據(jù)實驗，由上表可知：

◆無論充氣時間的長短，平衡時間逐步加長，泄漏值也漸漸趨于平穩(wěn);

◆由曲線圖得知，泄漏值在平衡時間達到25S時，進入穩(wěn)定狀態(tài);

◆因此在不影響氣密判定條件和節(jié)約生產(chǎn)節(jié)拍的前提下，測試時間亦不變30S，充氣時間剪至15S，平衡時間減至25S。新測試參數(shù)為充氣壓力30KPa、充氣時間15S、平衡時間25S、測試時間30S;

總結：

新能源汽車高壓配電系統(tǒng)的防水性能檢測無論是對廠家、客戶、消費者都極其重要，一個小零件防水性能不合格，就會導致整個新能源汽車工作系統(tǒng)的崩潰，甚至導致嚴重事故。高精度、高效率、網(wǎng)絡化、智能化將是防水性能檢測技術發(fā)展的重要趨勢。在測量標準的制定上也將逐漸形成統(tǒng)一的國內標準體系和國際標準體系。

參考文獻：

[1]李黨育. 差壓法氣密性檢測工藝參數(shù)的確定.《材料科學與工藝》2005，108-102

[2]深圳市海瑞思自動化科技有限公司. https：//www.hairuisi.cn/.

（南京康尼新能源汽車零部件有限公司，江蘇南京210000）