新能源電池浸水及氣密性測試分析

梁俊 陸伸瑞 韋精玉 陸新育 石才將 覃良海

摘要：動力蓄電池系統作為新能源汽車的供電裝置，如果不具備防水要求，不僅會漏電還會對汽車的使用安全造成威脅。所以，動力蓄電池系統廠家在對其進行生產時，一般會針對動力蓄電池系統系統進行防水性較強的精密性設計，但無論是使用哪種材料，對動力蓄電池系統系統防水檢測可行性研究和探討是必不可少的。

關鍵詞：動力蓄電池系統;氣密性;測試及分析

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：新能源汽車的開發與應用已經成為各國汽車工業積極探索的焦點。動力蓄電池系統系統安全也受到極大重視，眾所周知，用電設備及儲電裝置在遇到水時，不可避免地會出現短路和電解等現象，會導致設備損壞，甚至會引發起火等會危及人身傷害的事故。而新能源汽車的動力源泉來自于核心的動力蓄電池系統，動力蓄電池系統作為一種儲電單元，在日常使用過程中，不可避免地會接觸到水。例如，下雨天氣在涉水道路上行駛發生車輛被浸泡等情況。那么動力蓄電池系統是如何保證密封性能，以下是對動力蓄電池系統氣密性的試驗分析，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、動力蓄電池系統包及氣密性測試概述

1.1動力蓄電池系統是新能源汽車核心能量源，為整車提供驅動電能，它主要通過金屬材質的殼體包絡構成動力蓄電池系統主體。模塊化的結構設計實現了電芯的集成，通過熱管理設計與仿真優化動力蓄電池系統包熱管理性能，電器部件及線束實現了控制系統對動力蓄電池系統的安全保護及連接路徑;通過 BMS 實現對電芯的管理，以及與整車的通訊及信息交換。動力蓄電池系統組成包括電芯、模塊、電氣系統、熱管理系統、箱體和 BMS。BMS能夠提高動力蓄電池系統的利用率，防止動力蓄電池系統出現過充電和過放電，延長動力蓄電池系統的使用壽命，監控動力蓄電池系統的狀態。

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

2、動力蓄電池系統氣密性測試及分析

2.1新能源動力蓄電池系統包的氣密性測試主要分為上殼體、下殼體、對于上下殼體的氣密性測試，上殼體與下殼體獨立的池泄露率總和不得超過整體動力蓄電池系統包成品的泄露率要求，由于新能源動力蓄電池系統包的本身特性，動力蓄電池系統包氣密性測試的充氣壓力不能過大，一般分為正壓測試及抽真空測試，以某款動力蓄電池系統為例，其測試壓力基本為正負幾千帕，測試時間在1分鐘左右，泄漏值根據動力蓄電池系統的款式會給出相應的臨界值，通常來說，包腔體體積特別大，泄漏會變得很緩慢，所以對于建議選擇差壓對比法的檢漏儀，如FORTEST T8960系列，分辨率及測試精度相對一般的檢漏儀會高，這樣對于測試來說，可以增加分辨能力，尤其對于這樣緩慢的測試變化，檢漏儀的穩定性一定要高，結果值本身就很小，如果略有波動的話，會造成結果值的不準確。整體的動力蓄電池系統包組，測試只需對新能源動力蓄電池系統包直接進行充氣、穩壓、測試、排氣;測試程序的充氣、穩壓、測試時間，可以根據T8960檢漏儀的曲線功能進行優化處理，得到合適的測試程序。

2.2上殼體、下殼體測試：動力蓄電池系統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;當然，測試應該根據動力蓄電池系統包內部的結構和體積來確定，所以在選擇 T8960 的時候，建議增加體積功能的測試模塊，這樣的話，可以直接測試出整動力蓄電池系統包內部的容積V1;根據這個容積值V1我們可以在后期對上下殼體測試的時候，制作工裝夾具留有相應的容積值;由于新能源動力蓄電池系統包的氣密性測試固有特性，測試一個動力蓄電池系統包的時間基本大于一分鐘，結果值也就在幾百帕斯卡;由于新能源動力蓄電池系統包的氣密性測試的結果值比較小，測試周期長，通常對上下殼體測試的時候，需要邊測試邊沉水，篩選出不合格件，并對其分析泄漏產生的位置，可以在測試過程觀察冒泡情況來判斷;進行沉水測試，要選用進口部件、氣缸、閥體等，保障長期測試的穩定性;檢漏儀須配置外部排氣功能，防止水回流進設備內部，導致檢漏儀的損壞;對于更大的動力蓄電池系統包，測試氣密性會變得更加艱難，那么需要在 T8960對比差壓法檢漏儀的 參考端增加一個對比腔體，進行這樣的測試后，可以提高更多的測試穩定性;提高系統測試的分辨率.測試結果將更加穩定;總之對干新能源動力蓄電池系統包的氣密性測試，必須選擇配置的檢漏儀，另外對比傳統的測試方法∶動力動力蓄電池系統組輸出電壓高達200伏以上，動力蓄電池系統箱體除保障容納動力蓄電池系統外，還必須有效隔絕操作人員和乘客與動力蓄電池系統的接觸;動力蓄電池系統箱體必須密封防水，防止進水導致電路短路，動力蓄電池系統箱體要達到 IP67的防護等級。

浸水試驗：該實驗按照防護等級IPX7進行測試，針對動力蓄電池系統箱體，允許其放入0.15m-1m 深的水中，時間可長達 30min，用以測試動力蓄電池系統箱的密封性能。另外，還要對動力蓄電池系統包進行海水浸泡，測試時間為 2小時，然后進行相關性能的測試，其中最為關注的是漏電流的狀態，是否發生觸電的危險，以及是否有氫氣爆炸的可能性。

2.3利用壓縮空氣為介質進行密封測試的優缺點：空氣有可壓縮性，且黏度相對較低。這意味著空氣通過漏點的速度比液體的要快 100-400倍。空氣本質上沒有表面張力。這個特點使它比液體更容易通過小的漏點。然而，也必須考慮到空氣可以通過的泄漏，對液體而言可能并不一定會泄漏。但只要我們設置一個合理的泄漏標準值即可解決此問題。因此選擇壓縮空氣作為介質。

總結：眾所周知，新能源純電動車的安全系數收到社會的廣泛關注，電動汽車的安全事故經常發生，造成嚴重人員傷亡和財產損失，引起公眾廣泛關注和質疑. —輛純電動汽車，其使用的電芯通常重幾百公斤，以100公斤電芯計算，總能量就相當于10公斤TNT炸藥。所以為了杜絕因動力蓄電池系統引發的故障發生，動力蓄電池系統包安全性檢測非常重要，尤其是密閉性。

參考文獻

[1]周俊趙， 張向文. 動力電池狀態參數監測系統的設計與實現[J]. 電測與儀表， 2014， 51（16）：5.