L'étanchéité à l'air du pack de batteries est un indicateur crucial dans les véhicules électriques et les systèmes de stockage d'énergie. Le test d'étanchéité à l'air du pack de batteries est principalement effectué sur la coque du pack de batteries, l'interface, le connecteur, l'ensemble de refroidissement, etc. pour garantir que l'intérieur du pack de batteries n'est pas contaminé ou envahi par des impuretés telles que la poussière et l'humidité de l'environnement extérieur, et que l'ensemble de refroidissement ne fuit pas, afin de garantir que le pack de batteries conserve des performances et une durée de vie normales, et ne provoque pas d'accidents de sécurité tels qu'un court-circuit ou une explosion.

1-Formulation standard des tests de niveau de protection et d'étanchéité des batteries

Norme de protection internationale (IEC60529), également connue sous le nom de niveau de protection contre les corps étrangers ou code IP. Le système de niveaux de protection IP (Ingress Protection) est une norme établie par la Commission électrotechnique internationale (IEC) pour classer le niveau de protection des boîtiers d'équipements électriques contre l'intrusion de corps étrangers et l'intrusion d'eau. Le niveau d'étanchéité à l'air du boîtier de la batterie doit généralement atteindre IP67 ou IP68, ce qui signifie que le boîtier de la batterie doit être complètement protégé contre la pénétration de poussière (niveau d'étanchéité à la poussière 6) et peut être immergé dans l'eau à une certaine pression pendant une période de temps sans pénétration d'eau à un niveau nocif (niveau d'étanchéité 7). Des exigences plus strictes prévoient que la batterie puisse être immergée dans de l'eau de 1 m de profondeur pendant 60 minutes sans pénétration d'eau (niveau d'étanchéité 8). Le niveau de protection IP se compose généralement de deux chiffres. Plus le nombre est élevé, plus le niveau de protection est élevé, comme le montre la figure 1 :

Figure 1 : Description du niveau de protection IP

Afin de garantir que le bloc-batterie répond aux exigences IP67 et IP68, le bloc-batterie doit être immergé dans l'eau. Cette méthode prend du temps, détruit le bloc-batterie et présente certains risques pour la sécurité. Elle ne convient pas comme test hors ligne pour les batteries d'alimentation. Par conséquent, il est devenu une pratique courante dans l'industrie d'utiliser des tests d'étanchéité à l'air pour garantir que le bloc-batterie répond aux exigences IP67 et IP68. La formulation des normes de test d'étanchéité à l'air doit prendre en compte la relation entre la valeur de chute de pression et le taux de fuite, ainsi que la relation entre l'ouverture et la fuite d'eau. La formulation des normes de test d'étanchéité à l'air implique une série d'étapes allant des extrêmes théoriques à la vérification expérimentale pour parvenir à la conversion du niveau IP aux normes de test d'étanchéité à l'air. Par exemple, en prenant l'IP68 comme exemple :

Figure 2 : Étapes de formulation des normes d'essai d'étanchéité à l'air

2- Sélection des méthodes d'essais d'étanchéité à l'air et analyse des difficultés d'essai

La conception et la qualité de fabrication du bloc-batterie sont des facteurs clés affectant l'étanchéité à l'air, notamment la solidité et la résistance du couvercle du boîtier de la batterie, l'étanchéité de la coque du bloc-batterie, les interfaces et les connecteurs, les évents antidéflagrants et l'étanchéité du connecteur électrique lui-même. De plus, certains problèmes affecteront l'étanchéité à l'air pendant l'utilisation, tels que les problèmes de dilatation et de contraction thermiques, le vieillissement du matériau, les vibrations et les impacts. Dans la production et la fabrication de coques de blocs-batteries, nous accordons plus d'attention à la mauvaise étanchéité à l'air causée par des problèmes tels que les points de soudure et la qualité des joints, tels que les points de soudure irréguliers, les soudures faibles ou fissurées, les entrefers et la mauvaise étanchéité des connexions de joint.

Le test d'étanchéité à l'air du bloc-batterie est principalement divisé en test d'étanchéité à l'air de la coque supérieure, de la coque inférieure et des pièces d'assemblage. Le test d'étanchéité à l'air des coques supérieure et inférieure doit répondre aux exigences de fuite d'étanchéité à l'air après l'assemblage. Lors de la sélection de la méthode de test d'étanchéité à l'air pour le bloc-batterie, les caractéristiques du bloc-batterie, les exigences de précision des tests, l'efficacité de la production et le coût sont généralement pris en compte de manière exhaustive.

En ingénierie, les tests de coque de batterie sont généralement divisés en tests d'étanchéité à l'air de processus et tests d'étanchéité à l'air d'expédition. De plus, les tests d'étanchéité à l'air des coques supérieure et inférieure doivent répondre aux exigences d'étanchéité à l'air après l'assemblage, ce qui impose des exigences plus strictes en matière de normes de test. Pour garantir que l'étanchéité à l'air répond aux exigences, les difficultés suivantes doivent être surmontées en fonctionnement réel :

l Stabilité de la structure du produit : la qualité des soudures, y compris les soudures en bouchon, les soudures au robinet, les soudures de poutre, les soudures de la plaque inférieure du cadre, les soudures des plaques de recouvrement avant et arrière du cadre, etc. Les problèmes de fuite de soudure sont principalement concentrés aux points de démarrage et de fin d'arc et les défauts causés par le brûlage ; les fissures causées par la contrainte de déformation de soudure, telles que le soudage des parois latérales de la cavité de la plaque inférieure, la stratification du matériau de la cavité de la plaque inférieure et l'incapacité à résister à la contrainte de déformation de soudure.

l Adaptabilité et stabilité des dispositifs de test étanches : la conception des dispositifs de test doit correspondre étroitement à la forme et aux dimensions des composants testés, garantissant que les composants peuvent être solidement fixés aux dispositifs de test pendant le processus de test, réduisant ainsi les erreurs de test causées par des décalages de position ou des vibrations. Cependant, dans la pratique, la taille et la forme des blocs-batteries varient considérablement, ce qui nécessite la conception et la fabrication de plusieurs dispositifs de test différents, ce qui augmente les coûts et la complexité opérationnelle. La conception d'un dispositif universel compliquerait encore davantage le processus de conception.

l Répétabilité des résultats des tests d'étanchéité à l'air : des facteurs tels que la pression de l'air, la température et la sécheresse de la pièce/du dispositif d'essai affecteront les résultats des tests d'étanchéité à l'air.

l Pour les pièces présentant de nombreuses petites fissures non pénétrantes, en raison de l'influence de facteurs tels que la précision de l'équipement de détection et les paramètres de détection, la source de fuite peut ne pas être découverte, ce qui entraîne une détection manquée.

Figure 3 : Outillage de test d'étanchéité à l'air

3-Combinaison de solutions de détection d'étanchéité à l'air des packs de batteries couramment utilisées en ingénierie

Le test d'étanchéité à l'air du processus de coque de la batterie comprend généralement un test d'étanchéité à l'air et un test d'immersion dans l'eau. Dans le test d'étanchéité à l'air, le couvercle supérieur du boîtier de la batterie est scellé, ne laissant qu'un port de connecteur comme entrée d'air. L'étanchéité à l'air de la batterie est jugée en contrôlant la pression d'air et en observant s'il y a des fuites d'air. Le test d'immersion dans l'eau consiste à immerger complètement l'ensemble du boîtier de batterie dans l'eau et à juger de son étanchéité à l'air en vérifiant s'il y a de l'eau dans le boîtier.

La détection des fuites d'hélium est une technologie qui utilise l'hélium comme gaz traceur pour détecter les fuites en détectant la concentration d'hélium au point de fuite. Lorsque l'hélium pénètre à l'intérieur ou à l'extérieur de l'appareil testé où il peut y avoir une fuite, s'il y a une fuite, l'hélium entrera ou s'échappera rapidement du système par la fuite et sera détecté par le spectromètre de masse. La méthode de détection des fuites d'hélium a une efficacité de détection élevée, en particulier pour détecter les petites fuites.

Figure 4 : Comparaison des méthodes de détection des fuites

En production réelle, plusieurs méthodes de détection sont généralement combinées pour améliorer l'efficacité et la précision de la détection. Par exemple, la méthode de détection des fuites à l'hélium convient à la détection de fuites de haute précision et de petite taille, tandis que la méthode de pression différentielle présente les caractéristiques d'une haute précision et d'une réponse rapide. De plus, bien que la méthode traditionnelle de détection de l'eau ait une faible précision de détection, elle est intuitive et peu coûteuse, et constitue un moyen pratique de localiser les fuites.

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