新能源汽車(chē)電池系統(tǒng)氣密性檢測(cè)的測(cè)試

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近年來(lái)新能源行業(yè)發(fā)展迅猛，截至9月底，全國(guó)新能源汽車(chē)保有量達(dá)1149萬(wàn)輛，占汽車(chē)保有量的3.65%。其中，純電動(dòng)汽車(chē)保有量926萬(wàn)輛，占新能源汽車(chē)總量的80.56%。

新能源汽車(chē)的電池系統(tǒng)作為電動(dòng)汽車(chē)的核心部件，這個(gè)部件的好壞，直接決定車(chē)輛的可用性。而它的最基本防護(hù)，主要是由密封性所決定的。

密封性的好壞，直接影響了整車(chē)的安全性——電池箱的防護(hù)等級(jí)需滿足不低于IP67的設(shè)計(jì)要求，才能保證其密封防水，不因進(jìn)水導(dǎo)致短路事故。所有的電池組件-電芯、模組、水冷系統(tǒng)和Pack等，都必須確保其密封性，以避免為客戶帶來(lái)不便，甚至出現(xiàn)災(zāi)難性的故障。所以隨著電車(chē)使用時(shí)間增加，一般到3年以上，對(duì)電池系統(tǒng)的養(yǎng)護(hù)、檢查氣密性等就成為一個(gè)比較重要的工作。

▲圖1. 電池系統(tǒng)氣密性是一個(gè)非常重要的工作

Part 1

氣密性破壞的問(wèn)題

較早之前，國(guó)內(nèi)已經(jīng)普及了一輪新能源汽車(chē)安全性知識(shí)，圍繞新能源電池系統(tǒng)IP67密封要求的普及，使得新能源汽車(chē)電池系統(tǒng)基本安全得到了保障。在幾輪的《關(guān)于開(kāi)展新能源乘用車(chē)、載貨汽車(chē)安全隱患專(zhuān)項(xiàng)排查工作的通知》要求之下，需要對(duì)出租車(chē)、網(wǎng)約車(chē)等高強(qiáng)度運(yùn)行的車(chē)輛進(jìn)行檢查。

氣密性檢測(cè)的測(cè)試方案大多數(shù)是基于電池系統(tǒng)的。

主要的方法是：采用氣體加壓系統(tǒng)，用快速連接器將產(chǎn)品和檢測(cè)儀連接，然后將氣體充入被檢測(cè)的工件，氣壓穩(wěn)定后，檢測(cè)其內(nèi)部壓力隨時(shí)間的變化。壓降ΔP是在時(shí)間Δt的基礎(chǔ)上測(cè)量。如果系統(tǒng)中的壓力下降速度快，就表示有大的泄漏源存在。如果系統(tǒng)的壓力緩慢下降，有小漏洞存在。如果壓力保持不變，即是無(wú)泄漏。泄漏率Q可以很容易地計(jì)算考慮組件的體積V。那是：Q = (?p*V) / ?t

▲圖2 氣密性檢查

事實(shí)上，一般導(dǎo)致氣密性出現(xiàn)問(wèn)題，原因主要出現(xiàn)殼體破損——上蓋與下殼體之間如果封口膠開(kāi)裂造成密封性不好，容易導(dǎo)致外部液體滲入，電池進(jìn)水。一旦絕緣被破壞，對(duì)整個(gè)電池系統(tǒng)，特別是以后CTP這種不太能維修的電池系統(tǒng)。

因此在工程設(shè)計(jì)時(shí)，我們需要注意電池系統(tǒng)底部氣密安全的設(shè)計(jì)，需要考慮底護(hù)板和液冷板在撞擊時(shí)如果發(fā)生開(kāi)裂怎么辦？

當(dāng)液冷板長(zhǎng)期使用，材質(zhì)的老化和疲勞會(huì)導(dǎo)致冷卻液發(fā)生滲漏/泄漏，從而引發(fā)電芯短路、起火等安全事故；更重要的是液冷板和底護(hù)板固定標(biāo)準(zhǔn)件位置受撞擊后，密封的有效性該如何判斷——固定液冷板的FDS和固定底護(hù)板的拉鉚螺母受到碰撞更容易使得箱體外密封失效。底部密封安全還有另一個(gè)難點(diǎn)是，氣密失效后難以探測(cè)，這確實(shí)需要用外部?jī)x器進(jìn)行確認(rèn)。

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Part 2

新能源汽車(chē)電池系統(tǒng)氣密的設(shè)備

我有一位朋友，很早之前就開(kāi)始做新能源氣密性檢測(cè)儀這個(gè)產(chǎn)品，我覺(jué)得這里可以推薦一下。目前氣密性檢測(cè)儀這款設(shè)備是眾多新能源相關(guān)企業(yè)的必備選項(xiàng)，其中包括：博世、清研精準(zhǔn)、長(zhǎng)城、寧德時(shí)代、理想、威馬等。

電池系統(tǒng)的檢修，不僅局限在電池研發(fā)機(jī)構(gòu)或者整車(chē)企業(yè)，將來(lái)更是會(huì)從工廠擴(kuò)展到4S店，甚至是更多的維修點(diǎn)。隨著新能源汽車(chē)的普及、保有車(chē)輛使用里程的提升，在電動(dòng)汽車(chē)的保養(yǎng)中，氣密性這個(gè)項(xiàng)目將是一個(gè)非常重要的隨檢。

▲圖3 CBW03新能源氣密性檢測(cè)儀

氣密性檢測(cè)儀通常的用法，是將檢測(cè)儀與檢測(cè)部件連接，氣源通過(guò)儀器內(nèi)的調(diào)壓閥，調(diào)節(jié)到規(guī)定的壓力后，對(duì)該檢測(cè)部件進(jìn)行充氣。在經(jīng)過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)短的充氣過(guò)程之后，關(guān)閉隔離閥，以將檢測(cè)工件與氣源隔離，進(jìn)入檢測(cè)階段。儀器內(nèi)部壓力傳感器將監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的壓力變化，如果壓降高于一定數(shù)值，就意味著電池系統(tǒng)的氣密性不良。使用此方法可以實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示、保存和數(shù)據(jù)追溯等功能。

氣密性檢測(cè)儀這款產(chǎn)品專(zhuān)門(mén)為新能源汽車(chē)售后服務(wù)市場(chǎng)而設(shè)計(jì)，主要適用于新能源汽車(chē)水冷管、電池包、零配件等部件防水性、密封性的氣密性檢測(cè)，具有便攜式和多功能的特點(diǎn)?。

●?檢測(cè)原理

以壓縮空氣為介質(zhì)，使用強(qiáng)磁式耐壓結(jié)構(gòu)接頭，輕松連接測(cè)試產(chǎn)品與儀器測(cè)試接口，向待測(cè)產(chǎn)品的內(nèi)腔或者外表施加一定的壓力，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行高精度無(wú)損檢測(cè)，通過(guò)儀器內(nèi)部高靈敏度的傳感系統(tǒng)計(jì)算壓力變化，從而判斷測(cè)試產(chǎn)品的密封性。

●?檢測(cè)精度

滿量程精度0.02%FS，適用于精度要求更高、工況更復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)景。

●?操作智能化

檢測(cè)儀采用智能化的安卓4.42系統(tǒng)、1.4GHZ CPU，1GB內(nèi)存、16GB存儲(chǔ)10英寸電容屏，操控更加人性化，這也是儀器走向智能化的必然趨勢(shì)。通過(guò)機(jī)械自動(dòng)調(diào)節(jié)壓力輸入目標(biāo)壓力值，調(diào)壓精度正負(fù)200Pa以內(nèi)，真正實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)自動(dòng)調(diào)壓。

●?磁吸式檢測(cè)接口

接口采用穩(wěn)定的強(qiáng)磁式結(jié)構(gòu)耐壓600KPa，即可排除各種快接頭本身的不穩(wěn)定性，又能自動(dòng)導(dǎo)正，輕松連接。在不小心絆到儀器氣管時(shí)，磁吸頭還會(huì)自動(dòng)脫落，消除儀器或人被絆倒的隱患。

▲圖4 氣密性檢測(cè)參數(shù)

小結(jié)：電動(dòng)汽車(chē)的安全使用，是一個(gè)需要全民不斷提升安全意識(shí)的事情。

之前大家重點(diǎn)關(guān)注在電池的直接失效導(dǎo)致的問(wèn)題上，但隨著新能源車(chē)保有量提高，以及車(chē)輛使用時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)，很多間接失效的問(wèn)題也值得引起大家的關(guān)注。比如涉水之后的安全隱患——如果車(chē)輛使用超過(guò)3年，出現(xiàn)一些密封失效是挺危險(xiǎn)的。

所以通過(guò)定期的保養(yǎng)，可以判斷電池系統(tǒng)的密封老化情況，確認(rèn)電池系統(tǒng)的氣密性的有效。因此把相關(guān)的檢測(cè)普及起來(lái)，是很有意義的。

審核編輯：劉清