新能源電池浸水及氣密性測(cè)試分析

梁俊 陸伸瑞 韋精玉 陸新育 石才將 覃良海

摘要：動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)作為新能源汽車的供電裝置，如果不具備防水要求，不僅會(huì)漏電還會(huì)對(duì)汽車的使用安全造成威脅。所以，動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)廠家在對(duì)其進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，一般會(huì)針對(duì)動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)系統(tǒng)進(jìn)行防水性較強(qiáng)的精密性設(shè)計(jì)，但無(wú)論是使用哪種材料，對(duì)動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)系統(tǒng)防水檢測(cè)可行性研究和探討是必不可少的。

關(guān)鍵詞：動(dòng)力蓄電池系統(tǒng);氣密性;測(cè)試及分析

Abstract： As the power supply device of a new energy vehicle， the power battery system will not only leak electricity but also pose a threat to the safety of the vehicle if it does not meet the requirements for waterproofing. Therefore， when the power battery system manufacturers produce it， they will generally design the power battery system system with strong waterproofness. However， no matter which material is used， the feasibility study and discussion of the power battery system system waterproof detection Is essential.

Keywords： Power Battery System; Air Tightness; Test and Analysis

前言：新能源汽車的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用已經(jīng)成為各國(guó)汽車工業(yè)積極探索的焦點(diǎn)。動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)系統(tǒng)安全也受到極大重視，眾所周知，用電設(shè)備及儲(chǔ)電裝置在遇到水時(shí)，不可避免地會(huì)出現(xiàn)短路和電解等現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備損壞，甚至?xí)l(fā)起火等會(huì)危及人身傷害的事故。而新能源汽車的動(dòng)力源泉來(lái)自于核心的動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)，動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)作為一種儲(chǔ)電單元，在日常使用過(guò)程中，不可避免地會(huì)接觸到水。例如，下雨天氣在涉水道路上行駛發(fā)生車輛被浸泡等情況。那么動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)是如何保證密封性能，以下是對(duì)動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)氣密性的試驗(yàn)分析，希望借此與同行一起研究旨在共同提高其氣密性及安全性能。

1、動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)包及氣密性測(cè)試概述

1.1動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)是新能源汽車核心能量源，為整車提供驅(qū)動(dòng)電能，它主要通過(guò)金屬材質(zhì)的殼體包絡(luò)構(gòu)成動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)主體。模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了電芯的集成，通過(guò)熱管理設(shè)計(jì)與仿真優(yōu)化動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)包熱管理性能，電器部件及線束實(shí)現(xiàn)了控制系統(tǒng)對(duì)動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)的安全保護(hù)及連接路徑;通過(guò) BMS 實(shí)現(xiàn)對(duì)電芯的管理，以及與整車的通訊及信息交換。動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)組成包括電芯、模塊、電氣系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)、箱體和 BMS。BMS能夠提高動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)的利用率，防止動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)出現(xiàn)過(guò)充電和過(guò)放電，延長(zhǎng)動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)的使用壽命，監(jiān)控動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)的狀態(tài)。

1.2氣密性測(cè)試又稱為密封性測(cè)試或者防水測(cè)試。現(xiàn)在很多產(chǎn)品要達(dá)到一定的防水等級(jí)或者安全性考慮都會(huì)做氣密性測(cè)試。目前氣密性測(cè)試的方法主要有兩種一種是用水檢測(cè)，還有一種是用壓縮空氣進(jìn)行檢測(cè)。用水檢測(cè)的方法就是;把產(chǎn)品的密封口堵住，把產(chǎn)品直接放在水中，從產(chǎn)品的充氣孔里充入氣體，觀測(cè)產(chǎn)品是否有氣泡冒出，如果氣泡冒出，就說(shuō)明產(chǎn)品有泄漏，冒泡越多，氣泡越大，說(shuō)明泄漏量越大。這種用水檢測(cè)產(chǎn)品密封性的方法比較直觀，而且可以觀測(cè)到產(chǎn)品的漏點(diǎn)。

2、動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)氣密性測(cè)試及分析

2.1新能源動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)包的氣密性測(cè)試主要分為上殼體、下殼體、對(duì)于上下殼體的氣密性測(cè)試，上殼體與下殼體獨(dú)立的池泄露率總和不得超過(guò)整體動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)包成品的泄露率要求，由于新能源動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)包的本身特性，動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)包氣密性測(cè)試的充氣壓力不能過(guò)大，一般分為正壓測(cè)試及抽真空測(cè)試，以某款動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)為例，其測(cè)試壓力基本為正負(fù)幾千帕，測(cè)試時(shí)間在1分鐘左右，泄漏值根據(jù)動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)的款式會(huì)給出相應(yīng)的臨界值，通常來(lái)說(shuō)，包腔體體積特別大，泄漏會(huì)變得很緩慢，所以對(duì)于建議選擇差壓對(duì)比法的檢漏儀，如FORTEST T8960系列，分辨率及測(cè)試精度相對(duì)一般的檢漏儀會(huì)高，這樣對(duì)于測(cè)試來(lái)說(shuō)，可以增加分辨能力，尤其對(duì)于這樣緩慢的測(cè)試變化，檢漏儀的穩(wěn)定性一定要高，結(jié)果值本身就很小，如果略有波動(dòng)的話，會(huì)造成結(jié)果值的不準(zhǔn)確。整體的動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)包組，測(cè)試只需對(duì)新能源動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)包直接進(jìn)行充氣、穩(wěn)壓、測(cè)試、排氣;測(cè)試程序的充氣、穩(wěn)壓、測(cè)試時(shí)間，可以根據(jù)T8960檢漏儀的曲線功能進(jìn)行優(yōu)化處理，得到合適的測(cè)試程序。

2.2上殼體、下殼體測(cè)試：動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)包上下殼體須滿足氣密性要求，那么給定的泄露率值的總和必須控制在一定范圍內(nèi);當(dāng)然，測(cè)試應(yīng)該根據(jù)動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)包內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和體積來(lái)確定，所以在選擇 T8960 的時(shí)候，建議增加體積功能的測(cè)試模塊，這樣的話，可以直接測(cè)試出整動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)包內(nèi)部的容積V1;根據(jù)這個(gè)容積值V1我們可以在后期對(duì)上下殼體測(cè)試的時(shí)候，制作工裝夾具留有相應(yīng)的容積值;由于新能源動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)包的氣密性測(cè)試固有特性，測(cè)試一個(gè)動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)包的時(shí)間基本大于一分鐘，結(jié)果值也就在幾百帕斯卡;由于新能源動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)包的氣密性測(cè)試的結(jié)果值比較小，測(cè)試周期長(zhǎng)，通常對(duì)上下殼體測(cè)試的時(shí)候，需要邊測(cè)試邊沉水，篩選出不合格件，并對(duì)其分析泄漏產(chǎn)生的位置，可以在測(cè)試過(guò)程觀察冒泡情況來(lái)判斷;進(jìn)行沉水測(cè)試，要選用進(jìn)口部件、氣缸、閥體等，保障長(zhǎng)期測(cè)試的穩(wěn)定性;檢漏儀須配置外部排氣功能，防止水回流進(jìn)設(shè)備內(nèi)部，導(dǎo)致檢漏儀的損壞;對(duì)于更大的動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)包，測(cè)試氣密性會(huì)變得更加艱難，那么需要在 T8960對(duì)比差壓法檢漏儀的 參考端增加一個(gè)對(duì)比腔體，進(jìn)行這樣的測(cè)試后，可以提高更多的測(cè)試穩(wěn)定性;提高系統(tǒng)測(cè)試的分辨率.測(cè)試結(jié)果將更加穩(wěn)定;總之對(duì)干新能源動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)包的氣密性測(cè)試，必須選擇配置的檢漏儀，另外對(duì)比傳統(tǒng)的測(cè)試方法∶動(dòng)力動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)組輸出電壓高達(dá)200伏以上，動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)箱體除保障容納動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)外，還必須有效隔絕操作人員和乘客與動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)的接觸;動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)箱體必須密封防水，防止進(jìn)水導(dǎo)致電路短路，動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)箱體要達(dá)到 IP67的防護(hù)等級(jí)。

浸水試驗(yàn)：該實(shí)驗(yàn)按照防護(hù)等級(jí)IPX7進(jìn)行測(cè)試，針對(duì)動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)箱體，允許其放入0.15m-1m 深的水中，時(shí)間可長(zhǎng)達(dá) 30min，用以測(cè)試動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)箱的密封性能。另外，還要對(duì)動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)包進(jìn)行海水浸泡，測(cè)試時(shí)間為 2小時(shí)，然后進(jìn)行相關(guān)性能的測(cè)試，其中最為關(guān)注的是漏電流的狀態(tài)，是否發(fā)生觸電的危險(xiǎn)，以及是否有氫氣爆炸的可能性。

2.3利用壓縮空氣為介質(zhì)進(jìn)行密封測(cè)試的優(yōu)缺點(diǎn)：空氣有可壓縮性，且黏度相對(duì)較低。這意味著空氣通過(guò)漏點(diǎn)的速度比液體的要快 100-400倍?？諝獗举|(zhì)上沒(méi)有表面張力。這個(gè)特點(diǎn)使它比液體更容易通過(guò)小的漏點(diǎn)。然而，也必須考慮到空氣可以通過(guò)的泄漏，對(duì)液體而言可能并不一定會(huì)泄漏。但只要我們?cè)O(shè)置一個(gè)合理的泄漏標(biāo)準(zhǔn)值即可解決此問(wèn)題。因此選擇壓縮空氣作為介質(zhì)。

總結(jié)：眾所周知，新能源純電動(dòng)車的安全系數(shù)收到社會(huì)的廣泛關(guān)注，電動(dòng)汽車的安全事故經(jīng)常發(fā)生，造成嚴(yán)重人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，引起公眾廣泛關(guān)注和質(zhì)疑. —輛純電動(dòng)汽車，其使用的電芯通常重幾百公斤，以100公斤電芯計(jì)算，總能量就相當(dāng)于10公斤TNT炸藥。所以為了杜絕因動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)引發(fā)的故障發(fā)生，動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)包安全性檢測(cè)非常重要，尤其是密閉性。

參考文獻(xiàn)

[1]周俊趙， 張向文. 動(dòng)力電池狀態(tài)參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 電測(cè)與儀表， 2014， 51（16）：5.