近年来新能源行业发展迅猛,截至9月底,全国新能源汽车保有量达1149万辆,占汽车保有量的3.65%。其中,纯电动汽车保有量926万辆,占新能源汽车总量的80.56%。
新能源汽车的电池系统作为电动汽车的核心部件,这个部件的好坏,直接决定车辆的可用性。而它的最基本防护,主要是由密封性所决定的。
密封性的好坏,直接影响了整车的安全性——电池箱的防护等级需满足不低于IP67的设计要求,才能保证其密封防水,不因进水导致短路事故。所有的电池组件-电芯、模组、水冷系统和Pack等,都必须确保其密封性,以避免为客户带来不便,甚至出现灾难性的故障。所以随着电车使用时间增加,一般到3年以上,对电池系统的养护、检查气密性等就成为一个比较重要的工作。
▲图1. 电池系统气密性是一个相当重要的工作
Part 1
气密性破坏的问题
较早之前,国内已经普及了一轮新能源汽车安全性知识,围绕新能源电池系统IP67密封要求的普及,使得新能源汽车电池系统基本安全得到了保障。在几轮的《关于开展新能源乘用车、载货汽车安全隐患专项排查工作的通知》要求之下,需要对出租车、网约车等高强度运行的车辆进行检查。
气密性检测的测试方案大多数是基于电池系统的。
新能源汽车电池气密性检测主要的方法是:采用气体加压系统,用快速连接器将产品和气密性检测仪连接,然后将气体充入被检测的工件,气压稳定后,检测其内部压力随时间的变化。压降ΔP是在时间Δt的基础上测量。如果系统中的压力下降速度快,就表示有大的泄漏源存在。如果系统的压力缓慢下降,有小漏洞存在。如果压力保持不变,即是无泄漏。泄漏率Q可以很容易地计算考虑组件的体积V。那是:Q = (∆p*V) / ∆t
▲图2 电池包气密性检测
事实上,一般导致气密性出现问题,原因主要出现壳体破损——上盖与下壳体之间如果封口胶开裂造成密封性不好,容易导致外部液体渗入,电池进水。一旦绝缘被破坏,对整个电池系统,特别是以后CTP这种不太能维修的电池系统。
因此在工程设计时,我们需要注意电池系统底部气密安全的设计,需要考虑底护板和液冷板在撞击时如果发生开裂怎么办?
当液冷板长期使用,材质的老化和疲劳会导致冷却液发生渗漏/泄漏,从而引发电芯短路、起火等安全事故;更重要的是液冷板和底护板固定标准件位置受撞击后,密封的有效性该如何判断——固定液冷板的FDS和固定底护板的拉铆螺母受到碰撞更容易使得箱体外密封失效。底部密封安全还有另一个难点是,气密失效后难以探测,这确实需要用外部仪器进行确认。
Part 2
新能源汽车电池系统气密性检测设备
电池系统的检修,不仅局限在电池研发机构或者整车企业,将来更是会从工厂扩展到4S店,甚至是更多的维修点。随着新能源汽车的普及、保有车辆使用里程的提升,在电动汽车的保养中,气密性检测这个项目将是一个相当重要的随检。
▲图3CBW03新能源气密性检测仪
气密性检测仪通常的用法,是将检测仪与检测部件连接,气源通过仪器内的调压阀,调节到规定的压力后,对该检测部件进行充气。在经过一个简短的充气过程之后,关闭隔离阀,以将检测工件与气源隔离,进入检测阶段。仪器内部压力传感器将监测系统的压力变化,如果压降高于一定数值,就意味着电池系统的气密性不良。使用此方法可以实现测量数据的实时显示、保存和数据追溯等功能。
气密性检测仪这款产品专门为新能源汽车售后服务市场而设计,主要适用于新能源汽车水冷管、电池包、零配件等部件防水性、密封性的气密性检测,具有便携式和多功能的特点。
●新能源气密性检测检测原理
以压缩空气为介质,使用强磁式耐压结构接头,轻松连接测试产品与仪器测试接口,向待测产品的内腔或者外表施加一定的压力,对产品进行高精度无损检测,通过仪器内部高灵敏度的传感系统计算压力变化,从而判断测试产品的密封性。
●新能源气密性检测精度
满量程精度0.02%FS,适用于精度要求更高、工况更复杂的应用场景。
●新能源气密性检测操作智能化
检测仪采用智能化的安卓4.42系统、1.4GHZ CPU,1GB内存、16GB存储10英寸电容屏,操控更加人性化,这也是仪器走向智能化的必然趋势。通过机械自动调节压力输入目标压力值,调压精度正负200Pa以内,真正实现精准自动调压。
●磁吸式检测接口
接口采用稳定的强磁式结构耐压600KPa,即可排除各种快接头本身的不稳定性,又能自动导正,轻松连接。在不小心绊到仪器气管时,磁吸头还会自动脱落,消除仪器或人被绊倒的隐患。
▲图4 气密性检测参数
小结:电动汽车的安全使用,是一个需要全民不断提升安全意识的事情。
之前大家重点关注在电池的直接失效导致的问题上,但随着新能源车保有量提高,以及车辆使用时间越来越长,很多间接失效的问题也值得引起大家的关注。比如涉水之后的安全隐患——如果车辆使用超过3年,出现一些密封失效是挺危险的。
所以通过定期的保养,可以判断电池系统的密封老化情况,确认电池系统的气密性的有效。因此把相关的气密性检测仪普及起来,是很有意义的。
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