Герметичность аккумуляторной батареи является важнейшим показателем в электромобилях и системах хранения энергии. Испытание герметичности аккумуляторной батареи в основном проводится на корпусе аккумуляторной батареи, интерфейсе, разъеме, охлаждающем узле и т. д., чтобы гарантировать, что внутренняя часть аккумуляторной батареи не загрязнена или не пропитана примесями, такими как пыль и влага из внешней среды, и что охлаждающий узел не протекает, чтобы гарантировать, что аккумуляторная батарея сохраняет нормальную производительность и срок службы, и не вызывает несчастных случаев, связанных с безопасностью, таких как короткое замыкание или взрыв.

1-Стандартная формула для испытаний уровня защиты и герметичности аккумуляторной батареи

International Protection Making (IEC60529), также известный как уровень защиты от посторонних тел или код IP. Система уровня защиты IP (Ingress Protection) — это стандарт, установленный Международной электротехнической комиссией (МЭК) для классификации уровня защиты корпусов электрооборудования от проникновения посторонних тел и воды. Уровень герметичности корпуса аккумуляторной батареи обычно должен достигать IP67 или IP68, что означает, что корпус аккумуляторной батареи должен быть полностью защищен от проникновения пыли (уровень пылезащиты 6) и может быть погружен в воду под определенным давлением на определенный период времени без попадания воды до опасного уровня (уровень водонепроницаемости 7). Более строгие требования заключаются в том, что аккумуляторная батарея может быть погружена в воду на глубину 1 м на 60 минут без попадания воды (уровень водонепроницаемости 8). Уровень защиты IP обычно состоит из двух цифр. Чем больше число, тем выше уровень защиты, как показано на рисунке 1:

Рисунок 1: Описание уровня защиты IP

Чтобы обеспечить соответствие аккумуляторной батареи требованиям IP67 и IP68, ее необходимо погрузить в воду. Этот метод занимает много времени, разрушает аккумуляторную батарею и несет определенные риски для безопасности. Он не подходит для автономного тестирования аккумуляторных батарей. Поэтому в отрасли стало обычной практикой использовать испытание на герметичность, чтобы гарантировать, что аккумуляторная батарея соответствует требованиям IP67 и IP68. Формулировка стандартов испытаний на герметичность должна учитывать взаимосвязь между значением падения давления и скоростью утечки, а также взаимосвязь между отверстием и утечкой воды. Формулировка стандартов испытаний на герметичность включает ряд шагов от теоретических крайностей до экспериментальной проверки для достижения преобразования от уровня IP к стандартам испытаний на герметичность. Например, если взять IP68 в качестве примера:

Рисунок 2: Этапы разработки стандартов испытаний на герметичность

2- Выбор методов испытаний на герметичность и анализ трудностей испытаний

Конструкция и качество изготовления аккумуляторной батареи являются ключевыми факторами, влияющими на герметичность, включая прочность и прочность крышки аккумуляторного отсека, герметизацию корпуса аккумуляторной батареи, интерфейсов и разъемов, взрывозащищенных вентиляционных отверстий и герметизацию самого электрического разъема. Кроме того, будут некоторые проблемы, которые влияют на герметичность во время использования, такие как проблемы теплового расширения и сжатия, старение материала, а также вибрация и удары. При производстве и изготовлении корпусов аккумуляторных батарей мы уделяем больше внимания плохой герметичности, вызванной такими проблемами, как точки сварки и качество соединений, например, неровные точки сварки, слабые или треснувшие сварные швы, воздушные зазоры и плохая герметизация соединений. Испытание на герметичность аккумуляторной батареи в основном делится на испытание на герметичность верхней оболочки, нижней оболочки и сборочных деталей. Испытание на герметичность верхней и нижней оболочек должно соответствовать требованиям герметичности утечки после сборки. При выборе метода испытания аккумуляторной батареи на герметичность обычно в комплексе учитываются характеристики аккумуляторной батареи, требования к точности испытаний, эффективность производства и стоимость.

Испытание корпуса аккумуляторной батареи в инженерии обычно делится на испытание герметичности процесса и испытание герметичности транспортировки. Кроме того, испытание герметичности верхней и нижней оболочек должно соответствовать требованиям герметичности утечки после сборки, что выдвигает более строгие требования к стандартам испытаний. Чтобы гарантировать, что герметичность соответствует требованиям, необходимо преодолеть следующие трудности в реальной эксплуатации:

l Стабильность конструкции изделия: качество сварных швов, включая электрозаклепки, крановые сварные швы, сварные швы балок, сварные швы днища рамы, сварные швы передней и задней крышки рамы и т. д. Проблемы с утечкой при сварке в основном сосредоточены в точках начала и окончания дуги, а также дефекты, вызванные прожогами; трещины, вызванные напряжением деформации сварки, такие как сварка боковой стенки полости днища, расслоение материала полости днища и неспособность выдерживать напряжение деформации сварки.

l Адаптивность и устойчивость герметичных приспособлений: конструкция приспособлений должна точно соответствовать форме и размерам испытываемых компонентов, гарантируя, что компоненты могут быть надежно закреплены на приспособлениях во время процесса тестирования, тем самым уменьшая ошибки тестирования, вызванные позиционными сдвигами или вибрациями. Однако на практике размер и форма аккумуляторных батарей значительно различаются, что требует проектирования и изготовления нескольких различных испытательных приспособлений, что увеличивает затраты и сложность эксплуатации. Разработка универсального приспособления еще больше усложнит процесс проектирования.

l Повторяемость результатов испытаний на герметичность: на результаты испытаний на герметичность влияют такие факторы, как давление воздуха, температура и сухость испытываемой детали/крепления.

l Для деталей с большим количеством непроникающих мелких трещин из-за влияния таких факторов, как точность оборудования для обнаружения и параметры обнаружения, источник утечки может быть не обнаружен, что приведет к пропуску обнаружения.

Рисунок 3: Инструменты для проверки герметичности

3-Комбинация решений по обнаружению герметичности аккумуляторных батарей, обычно используемых в машиностроении

Испытание герметичности корпуса аккумуляторной батареи обычно включает испытание герметичности и испытание погружением в воду. При испытании герметичности верхняя крышка аккумуляторного отсека герметизируется, оставляя только порт разъема в качестве воздухозаборника. Герметичность аккумуляторной батареи оценивается путем контроля давления воздуха и наблюдения за тем, есть ли утечка воздуха. Испытание погружением в воду заключается в полном погружении всего аккумуляторного отсека в воду и оценке его герметичности путем проверки того, есть ли вода в отсеке.

Обнаружение утечек гелия — это технология, которая использует гелий в качестве индикаторного газа для обнаружения утечек путем определения концентрации гелия в точке утечки. Когда гелий попадает внутрь или наружу тестируемого устройства, где может быть утечка, если есть утечка, гелий быстро попадет или выйдет из системы через утечку и будет обнаружен масс-спектрометром. Метод обнаружения утечек гелия имеет высокую эффективность обнаружения, особенно при обнаружении небольших утечек.

Рисунок 4: Сравнение методов обнаружения утечек

В реальном производстве несколько методов обнаружения обычно объединяются для повышения эффективности и точности обнаружения. Например, метод обнаружения утечки гелия подходит для высокоточного и небольшого обнаружения утечек, в то время как метод дифференциального давления имеет характеристики высокой точности и быстрого реагирования. Кроме того, хотя традиционный метод обнаружения воды имеет низкую точность обнаружения, он интуитивно понятен и недорог, и является удобным способом обнаружения утечек.

Мы будем регулярно обновлять технологии и информацию о тепловых проектах и оптимизации, и делиться этой информацией с вами для справки. Благодарим вас за интерес к компании Walmate.