動(dòng)力電池包的密封設(shè)計(jì)要求及失效性的研究分析

羅龍 劉九慶 歐陽(yáng)志軍 謝瀚稼

摘 要：隨著全球電動(dòng)汽車迅猛增長(zhǎng)，電動(dòng)汽車的”心臟”部件動(dòng)力電池包，其密封性直接影響到電池包系統(tǒng)的正常工作以及整車的使用安全。為了提高電池包的密封防水性能，須結(jié)合密封材料的性能，對(duì)電池包的密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)以達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)要求，評(píng)估硅膠泡棉在電池包殼體密封圈上應(yīng)用的可靠性。結(jié)合邊界原理對(duì)其失效性進(jìn)行必要的可行性研究分析和探討。

關(guān)鍵詞：動(dòng)力電池包;硅膠泡棉;電池包殼體;密封性;失效性

1 引言

在電池包設(shè)計(jì)中，涉及到IP防護(hù)相關(guān)的零件有電池包殼體和外部安裝的電氣件等。根據(jù)GB/T 31467.3《電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力蓄電池包和系統(tǒng)? 第3部分：安全性要求與測(cè)試方法》和GB/T4208-2017《外殼防護(hù)等級(jí)（IP代碼）》規(guī)定，電池包應(yīng)滿足防護(hù)等級(jí)≥IP67防護(hù)等級(jí)。其中殼體的密封設(shè)計(jì)尤為重要，保證電池包密封防水防塵，內(nèi)部電路不會(huì)進(jìn)水而引起短路。

2 電池包殼體的密封圈設(shè)計(jì)性能要求及工藝流程

關(guān)于IP67的設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)主要集中在電池包的上下殼體的安裝面和電氣件的安裝面，通過(guò)上下殼體的安裝面以及彈性單元壓縮固定配合，使彈性單元與上下安裝界面充分接觸，達(dá)到防水防塵的要求。而彈性單元一般是指，閉孔材料的硅膠泡棉，即密封圈。

1）密封圈主要是由硅膠泡棉，PET雙面膠帶，表面處理劑，離型紙等材料成分組成的，通過(guò)原材料加工，貼膠，裁切，拼接等成型工藝成框架形式閉環(huán)圈。

其主要成分及比重如表1所示：

2）密封圈設(shè)計(jì)性能要求如表2所示：

3）其工藝制造流程如圖1所示：

3 電池包殼體的密封圈的失效性分析探討

分析某項(xiàng)目動(dòng)力電池上下殼體的密封圈防水性達(dá)到IPX7時(shí)密封圈最小的壓縮量，其結(jié)構(gòu)截面示意圖如圖2所示：

密封圈本身失效是由以下兩個(gè)原因引起，一是因?yàn)樗畨捍笥诎l(fā)泡硅膠的壓縮應(yīng)力，二是水對(duì)泡棉的壓力大于發(fā)泡硅膠與箱體的摩擦力，因此可通過(guò)簡(jiǎn)單的計(jì)算確定最小的壓縮量。箱體密封性能要達(dá)到IP67，因此取箱體在0.01Mpa水壓下對(duì)箱體密封性進(jìn)行分析。

4 結(jié)論

由上述的結(jié)果可以看出對(duì)于SRL-1140F密封圈來(lái)說(shuō)其最小壓縮在10%以上就可以保證密封圈的防水性。如果密封圈的有效寬度使用極限寬度3mm，密封圈壓縮量在20%以上可以保證密封性。由于箱體本身的誤差，壓縮50%的密封圈會(huì)出現(xiàn)局部區(qū)域壓縮量為40%-60%之間。SRL-1140F密封圈完全滿足。

5 結(jié)束語(yǔ)

密封課題一直是一個(gè)在工程中經(jīng)常碰到的難題，密封的耐久可靠性對(duì)電池包殼體內(nèi)的高低壓器件正常安全工作起到重大作用。先進(jìn)可靠的密封技術(shù)會(huì)陸續(xù)更新，并且持續(xù)改進(jìn)，逐步創(chuàng)新，如巧妙的密封結(jié)構(gòu)創(chuàng)新和新型密封分子材料。一個(gè)安全系數(shù)最高的密封方案，會(huì)直接影響電池包的設(shè)計(jì)方向，甚至?xí)龠M(jìn)整個(gè)電動(dòng)汽車的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB/T 18384.1-2001.電動(dòng)汽車 安全要求 第1部分：車載儲(chǔ)能裝置[S].2001.

[2]陳澤桁.橡膠密封件的失效分析[J].機(jī)械工人.冷加工.1990年第11期.

[3]王華天，盧立新.包裝密封性檢測(cè)技術(shù)方法[J].中國(guó)包裝.2009年第07期.

[4]王庚林.密封性檢測(cè)方法的研討[J].信息技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化.2000年第06期.

[5]GB4208-2008，外殼防護(hù)等級(jí)（IP代碼）[S].208.

[6]李東鋒，金利芳.HNSAE12214純電動(dòng)汽車電池包密封結(jié)構(gòu)研究[J].時(shí)代汽車.2008.