当然了,汽车进水形式多样,永劫光浸泡和短韶光涉水。同时,车辆本身的故障报警、掩护状态,各不相同,也会导致事件概率不同。这里仅谈论电池系统密封哀求,或必须做到的达标问题。
电池系统密封,是难点,但不是难题。技能方面完备可以办理。一贯以来,很多主机厂,真得没有把密封放在紧张位置,这是普遍的共识。同时,对密封缺少专业的设计认识,也是主因。做涉水实验时,不乏采纳一些临时方法,例如,车辆密封处糊一些胶水,“得过且过”。其真实的设计状态,根本无法覆盖到产品后段的:繁芜工况、售后掩护的二次装置带来的风险。愈甚的是,产品下线测试环节缺失落或做不到100%全检。工艺管理问题易于纠正;技能设计问题,更须要负责对待和深入研究。
电池系统密封“百密不能一疏”,以及密封的完全性
电池系统密封的“不能一疏”特点,也正好是电池系统密封的难点。其不同功能接口,在材质、构造、所处壳体位置、环境,均有较大差异。这仅仅是静态特色。如果结合动态的工况,其失落效的风险更大。
对付一个电池系统壳体,如果利用密封边长度打算(加上多层构造长度),一个20~30KWh的电池包体,其长度在25~30米之间;如果利用密封功能单元数量打算,一个包体也不少于8处(不含焊接密封)。如果是大巴车多电池包,这个数值就更大了。如此多的密封“战线”,做到万无一失,确实是寻衅。
图一:电池系统密封单元
其次,电池系统密封的完全性也是非常主要的。常规的密封单元,工艺掌握手段相对随意马虎实现和检测;可是,看不见或不愿定成分,例如因材料、焊接工艺毛病导致的密封失落效,以及后段工况中涌现失落效,砂眼、裂痕,是难以创造的。
图二:焊接毛病导致的漏水
电池系统密封实行的标准和测试规范
依据GB4208\IEC\EN60529标准,IP(INGRESS PROTECTION)防护等级 ,IP等级由两个数字所组成,第一个数字表示防尘;第二个数字表示防水。数字越大表示其防护等级越好。目前,新能源汽车电池系统的防尘防水等级建议为不低于IP67。 个中,IP6X, 6为防尘,是完备防止灰尘侵入;IPX7的7,即1米深的水 浸泡不少于30min,同时,在低压监测功能正常事情状态中测试,壳体内无进水为合格。
在GB/T18384-2015 安全哀求中,对付防水明确提出了三种试验规则:仿照洗濯、仿照暴雨、仿照涉水。在GB/T31467.3-2015中,还提出了海水浸泡实验,也是仿照和靠近故障工况的一种实验方法。
但是,试验标准中,只是对新下线产品做了规范哀求,对产品运用后段的稳定性、耐用性、可靠性以及掩护后的检测标准,并没有明确提出。当然了,站在标准角度,也是很难提出共性指标的。只能依赖企业自身技能实力来担保了。也正由于企业技能水平的不同,正好在这个环节出了不少的问题。
测试是产品的眼睛。车辆的电池系统前端测试指标,紧张条件达到IP67,对付后段的可靠性自然是有一定保障。在leaf早期的维修手册中,除了对前段测试的指标提出哀求,还可以看到对维修后的指标也提出了哀求:
Perform airtightness test applying 1.6KPa of pressure inside the
battery pack for approximately 1 minute.
2.CAUTION:
Ÿ When applying pressure, operate the air pump slowly.
Ÿ Do not apply any pressure exceeding 1.6kPa.
Ÿ Repair limit: 1.4KPa.
这里提到的参数,只是针对特定的车型。紧张还是学习其对产品“无微不至的关心”和负责细致的技能态度。
再来谈谈测试方法,从压力方向区分有两种:正压测试、负压测试。在产线测试中,正压测试采取更多一些,但我更方向于负压测试。毕竟测试的办法,压力方向,须要靠近真实状态。在测试中,几项主要指标如下表:
测试指标
@环境温度25℃
@保压韶光
@压力泄露参数
(压差法、流量法)
数据
-
-
-
IP66测试
IP67测试
图三:电池系统密封测试
密封设计:密封垫是依赖“压缩量”密封,并非“压去世”密封
密封件有多种构造形式、材质、用场。用于动力电池壳体密封,一样平常常用的有O形密封和异形密封构造形式。O形密密封多用在壳体的电器连接件与壳体的密封,也有用在箱体上盖与壳体之间的案例。
从材质角度,目前运用效果最好的还是橡胶类制品,从耐温度、耐溶剂、线性膨胀系数、弹性模量、硬度、强度(压缩、波折、抗张、剪切、冲击)等,橡胶材质都是非常精良的,完备知足密封哀求。
设计环节,针对系统壳体密封的主要性和其构造的分外性,如果按一样平常的密封设计,肯定是达不到哀求的。图三 便是一个范例案例。壳体开盖后胶条弹性失落效,胶条移动、固定孔移位、连最基本的固定孔密封构造都没有设计,其密封失落效概率是可想而知的。
图四 密封条压去世、固定孔无密封构造失落效案例
胶条的密封是“压缩量”密封。实测某精良车型,其橡胶压缩量为6mm.也便是说,密封边的平面度、偏差、以及刚度决定的变形量,三者相加数值是小于6mm的。同时,对变形量的导向方向,在胶条构造上,也表现的非常明显。这一点也是非常主要的设计。
图五 密封胶条事理示意图
当然了,根据不同的箱体构造,不同的密封面长度,压缩量数值是不同的。这里须要重点考虑几个关键指标和进行标定:密封边平面度、刚度、橡胶硬度、耐水压参数等。
电池系统密封“冗余”设计,是知足功能安全的樊篱
我们常把“冗余”观点,用于软件的策略。实在,冗余理念可以利用在不同的设计场景中。冗余设计,是防止功能失落效,保障功能安全最有效的手段之一。这一点,在近些年的设计中,被广泛运用,特殊是在汽车工程设计中。
我们以leaf 密封为例,看其设计精髓,值得深入学习和研究:
其设计采取了多层防失落效构造方法。实在,这与电池系统本身因密封失落效的频度、严重度密切干系。
当电池系统进水,其短路风险非常大,由此导致电池热失落控,燃爆概率也会大大增加。以是,其设计的慎重和采取多层冗余防失落效的设计,也就不难明得了。
不可忽略的电器连接口密封失落效
电器连接口是电池系统与整车或外界主要的输出、输入、通信、监控通道。由于接口连接件的多样性、数量多,设计有一定的难度。也是电池系统密封的薄弱环节。
电器接口密封失落效之一:沿系统外线束线芯的泄露
很多时候,当电池系统本身密封检测通过的时候,整车运用中,仍旧有涌现漏水导致的绝缘报警征象。实在,还有一个主要环节,便是外接高低压线束带来的问题。其失落效模式紧张有两种类型:
1、 高压线束两端的一端插件密封不到位,沿线芯内泄露到另一端;
2、 低压线束密封堵无法承受相应水压或密封堵与插件不匹配而泄露。
电器接口密封失落效之二:电器连接接口零件与密封面的厚度和刚度不匹配
在前期的产品设计中,因接插件固定面的厚度缘故原由,涌现不少的问题。一方面,因连接件,直接固定在壳体薄钢板上,固定面刚度不足,钢板变形导致的密封失落效;另一方面是连接件本身固定卡与壳体钢板厚度不匹配。严格的讲,这些不是技能难题。
总结:
站在技能角度,密封并没有太多的难点。更不是难题。在前期的工程设计中,也是非常成熟的技能。本日,我们把这项技能,移植到新能源的电池系统运用中,最主要的不同在于,对功能安全的哀求的高度,发生了很大的变革,而功能安全是直接威胁用户生命的项目或指标,基于这种特定的条件下,我们就不能等闲视之了。更须要作为重点的设计加以重视。
来源:第一电动网
作者:平全文
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