배터리 팩의 기밀성은 전기 자동차 및 에너지 저장 시스템에서 중요한 지표입니다. 배터리 팩의 기밀성 테스트는 주로 배터리 팩 셸, 인터페이스, 커넥터, 냉각 어셈블리 등에서 수행되어 배터리 팩 내부가 외부 환경의 먼지 및 습기와 같은 불순물로 오염되거나 침입되지 않고 냉각 어셈블리가 누출되지 않도록 하여 배터리 팩이 정상적인 성능과 수명을 유지하고 단락이나 폭발과 같은 안전 사고를 일으키지 않도록 합니다.

1-배터리팩 보호등급 및 기밀성 시험 기준 수립

국제 보호 제작(IEC60529), 이물질 침입 방지 수준 또는 IP 코드라고도 함. IP(침투 방지) 보호 수준 시스템은 국제 전기 기술 위원회(IEC)에서 이물질 침입 및 물 침입에 대한 전기 장비 하우징의 보호 수준을 분류하기 위해 제정한 표준입니다. 배터리 팩 케이스의 기밀 수준은 일반적으로 IP67 또는 IP68에 도달해야 하며, 이는 배터리 팩 케이스가 먼지 침입으로부터 완벽하게 보호되어야 하고(방진 수준 6) 일정 압력의 물에 일정 시간 동안 잠겨도 해로운 수준(방수 수준 7)으로 물이 침투하지 않아야 함을 의미합니다. 더 엄격한 요구 사항은 배터리 팩이 물이 침투하지 않고 1m 깊이의 물에 60분 동안 잠겨도 된다는 것입니다(방수 수준 8). IP 보호 수준은 일반적으로 두 자리 숫자로 구성됩니다. 그림 1과 같이 숫자가 클수록 보호 수준이 높습니다.

그림 1: IP 보호 수준 설명

배터리 팩이 IP67 및 IP68 요구 사항을 충족하는지 확인하려면 배터리 팩을 물에 담가야 합니다. 이 방법은 시간이 많이 걸리고 전원 배터리 팩을 파괴하며 특정 안전 위험이 있습니다. 전원 배터리에 대한 오프라인 테스트로는 적합하지 않습니다. 따라서 배터리 팩이 IP67 및 IP68 요구 사항을 충족하는지 확인하기 위해 기밀 테스트를 사용하는 것이 업계에서 일반적인 관행이 되었습니다. 기밀 테스트 표준을 수립하려면 압력 강하 값과 누출률 간의 관계와 개구부와 누수 간의 관계를 고려해야 합니다. 기밀 테스트 표준을 수립하려면 이론적 극단에서 실험적 검증까지 일련의 단계를 거쳐 IP 수준에서 기밀 테스트 표준으로 변환해야 합니다. 예를 들어 IP68을 예로 들어 보겠습니다.

그림 2: 기밀 테스트 표준을 공식화하기 위한 단계

2- 기밀성 시험 방법 선정 및 시험 난이도 분석

배터리 팩의 설계 및 제조 품질은 배터리 상자 덮개의 견고성과 강도, 배터리 팩 셸의 밀봉, 인터페이스 및 커넥터, 방폭 통풍구 및 전기 커넥터 자체의 밀봉을 포함하여 기밀성에 영향을 미치는 주요 요소입니다. 또한 열 팽창 및 수축 문제, 재료 노화, 진동 및 충격과 같이 사용 중에 기밀성에 영향을 미치는 몇 가지 문제가 있습니다. 배터리 팩 셸의 생산 및 제조에서는 용접 지점 및 조인트 품질, 예를 들어 불균일한 용접 지점, 약하거나 균열이 있는 용접, 공극 및 조인트 연결부의 밀봉 불량과 같은 문제로 인해 발생하는 기밀성 불량에 더 많은 주의를 기울입니다.

배터리 팩의 기밀성 시험은 주로 상부 셸, 하부 셸 및 조립 부품의 기밀성 시험으로 나뉩니다. 상부 및 하부 셸의 기밀성 시험은 조립 후 기밀성 누출 요구 사항을 충족해야 합니다. 배터리 팩의 기밀성 시험 방법을 선택할 때는 일반적으로 배터리 팩의 특성, 시험 정확도 요구 사항, 생산 효율성 및 비용을 종합적으로 고려합니다.

엔지니어링에서 배터리 팩 셸 테스트는 일반적으로 공정 기밀성 테스트와 운송 기밀성 테스트로 나뉩니다. 또한, 상부 및 하부 셸의 기밀성 테스트는 조립 후 기밀성 누출 요구 사항을 충족해야 하며, 이는 테스트 표준에 대한 더 엄격한 요구 사항을 제시합니다. 기밀성이 요구 사항을 충족하도록 하려면 실제 작동에서 다음과 같은 어려움을 극복해야 합니다.

l 제품 구조 안정성: 플러그 용접, 수도꼭지 용접, 빔 용접, 프레임 바닥판 용접, 프레임 전면 및 후면 커버 플레이트 용접 등을 포함한 용접의 품질. 용접 누출 문제는 주로 아크 시작 및 아크 종료 지점과 번스루로 인한 결함, 바닥판 캐비티 측벽 용접, 바닥판 캐비티 재료 층화 및 용접 변형 응력을 견딜 수 없는 것과 같은 용접 변형 응력으로 인한 균열에 집중됩니다.

l 기밀 고정 장치의 적응성 및 안정성: 고정 장치의 설계는 테스트된 구성 요소의 모양 및 치수와 밀접하게 일치해야 하며, 테스트 프로세스 중에 구성 요소를 고정 장치에 안전하게 고정할 수 있으므로 위치 이동이나 진동으로 인한 테스트 오류가 줄어듭니다. 그러나 실제로 배터리 팩의 크기와 모양은 상당히 다양하여 여러 가지 테스트 고정 장치를 설계하고 제조해야 하며, 이는 비용과 운영 복잡성을 증가시킵니다. 범용 고정 장치를 설계하면 설계 프로세스가 더욱 복잡해집니다.

l 기밀성 시험 결과의 반복성: 공기압, 온도, 시험 작업물/고정물의 건조 상태와 같은 요인은 기밀성 시험 결과에 영향을 미칩니다.

l 침투되지 않는 미세 균열이 많은 작업물의 경우 검출 장비의 정확도, 검출 매개변수 등의 요인 영향으로 인해 누출원을 발견하지 못해 검출에 실패할 수 있습니다.

그림 3: 기밀성 테스트 도구

3- 엔지니어링 분야에서 일반적으로 사용되는 배터리 팩 기밀성 감지 솔루션의 조합

배터리 팩 셸 공정의 기밀성 테스트에는 일반적으로 기밀성 테스트와 물 침수 테스트가 포함됩니다. 기밀성 테스트에서 배터리 상자의 상부 덮개는 밀봉되어 공기 입구로 커넥터 포트만 남습니다. 배터리 팩의 기밀성은 공기 압력을 제어하고 공기 누출이 있는지 관찰하여 판단합니다. 물 침수 테스트는 배터리 상자 전체를 물에 완전히 담그고 상자에 물이 있는지 확인하여 기밀성을 판단하는 것입니다.

헬륨 누출 감지는 헬륨을 추적 가스로 사용하여 누출 지점에서 헬륨 농도를 감지하여 누출을 감지하는 기술입니다. 헬륨이 누출이 있을 수 있는 테스트 중인 장치의 내부 또는 외부로 들어가면 누출이 있는 경우 헬륨은 누출을 통해 시스템으로 빠르게 들어가거나 빠져나가 질량 분석기로 감지됩니다. 헬륨 누출 감지 방법은 특히 작은 누출을 감지하는 데 높은 감지 효율을 가지고 있습니다.

图4：泄露检测方法比较

실제 생산에서는 일반적으로 여러 가지 감지 방법을 결합하여 감지 효율성과 정확성을 개선합니다. 예를 들어, 헬륨 누출 감지 방법은 고정밀 및 소규모 누출 감지에 적합한 반면, 차압 방법은 고정밀 및 빠른 응답의 특성을 가지고 있습니다. 또한 기존의 물 감지 방법은 감지 정확도가 낮지만 직관적이고 비용이 저렴하며 누출을 찾는 편리한 방법입니다.

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