電動車可以當船開,仰望U8的應急浮水功能再次刷新了大家的認知,眾所周知仰望U8作為新能源汽車,其必然會使用到電池包,那電池包的防水性能是如何定義,如何達到的呢,我們一起走進電池包密封性設計。
動力電池包外殼的防水等級一般會按照IP67(水深1m,30min浸沒)或者IP68(水深1米,24h浸沒)設計要求開發,才能保證電池包密封防水,電池組不會因為進水而短路。因此對電池包的密封防水就格外重要,直接關系到電池包設計的成敗。
一、電池包的絕緣與防水性能要求
純電動汽車上動力電池組的輸出電壓很高,在200伏以上。電池包除了保障能夠容納電池外,還必須能有效地隔絕乘客和操作人員與電池產生接觸;電池箱體必須保證密封防水,防止由于進水而造成電池包漏電,危及司乘安全,電池箱體防護等級要求應達到IP67/IP68。
其設計要求如下:
1. 電池包的正負極要有足夠的安全距離,一般設計電池包內部銅排的最小距離應大于10mm,以防止擊穿放電;
2. 電池包內部需做好一定的絕緣處理,電芯殼體需托盤要有絕緣物質覺著足夠的安全距離,一般采用藍膜或者膠水隔斷;
3. 電池包上存有影響密封的焊縫處要必須涂加密封膠,箱體頂蓋與下箱體配合處要添加密封材料,接插件固定處要采取相應密封措施;
4. 電池包的布置在避讓底盤部件和車身的同時應盡量靠上,箱體其最低點應不小于整車的最小離地間距,以滿足不同路況下整車的通過性并防止機械損傷;
5. 電池包的接插件安裝孔和進出風口應盡量布置在電池箱體的二分之一高度以上。
密封性測試方法
密封性測試方法如下:
1. 氣密性試驗把電池箱上蓋蓋嚴,使用密封膠進行密封,只留一個插接件口作為進氣口,其余插接件孔堵住,使用氣壓表控制壓力,對電池箱進口充氣,加氣壓力到一定壓力,并進行保壓,再對電池包進行漏氣檢測,一般采用壓差法進行計量。具體漏率根據充氣壓力來確定,一般要求在測試前做個樣品進行打樣。
2. 浸水試驗把電池箱上蓋蓋嚴,使用密封膠進行密封,所有插接件孔都用擋板夾密封墊堵上,將整個電池箱體完全浸入一個盛滿水的池子中,用支架從電池箱上邊把整個箱子完全壓入水中,保持箱子上表面在水下500mm,保持10分鐘。待時間到后取出箱子,打開上蓋,看箱體內是否浸水。若箱子內完全干燥,則說明電池箱體密封性至少達到了IP66以上。若箱子內部進水,則說明密封不夠,需查找原因和改進。
3. 壓差法測定氣密性通過儀器內部電子調壓閥對該檢測部件進行充氣。在經過一個簡短的充氣過程之后,關閉調壓閥,以隔離氣源和檢測工件。儀器內部壓差傳感器壓力的變化就會顯示出腔內氣體壓力的降低,這就意味著工件泄漏。使用此方法可以實現精準測量,規律性強,實時顯示和保存,數據追溯等功能。
4. 針對一些容積較大、泄漏率要求比較小的產品我們也可以使用質量流量法(M版本)測試,質量流量傳感器連接了參考容積和被測工件。首先將被測工件和參考容積都充入壓縮空氣,經過一段時間的穩定后,關閉充氣閥組。將參考容積和被測工件中間的測試閥組也關閉,此時參考容積和被測工件直接連接的是流量傳感器,如果被測工件有微小泄漏,參考容積的氣體分子就會流過流量傳感器,流過多少氣體分子就能測到流量是多少,將此數值記錄下就是最終的測試結果。流量法測試在歐洲新能源電池行業應用比較多。
四、防水結構設計
由于電池包在電動汽車中的安裝位置較低,并且暴露在相對開放的空間中,容易遭受雨雪天氣的侵襲,特別是在汽車泡水的情況下,必須承受一定的水壓,因此對密封條的防水結構設計提出了更大的要求。一旦電池包進水,就有爆炸燒毀的危險了!
以下重點介紹下發泡密封條密封原理及設計。
發泡密封條與接觸界面的防水
硅橡膠發泡密封條的防水原理:硅橡膠密封條在壓力作用下會發生彈性形變,使接觸界面與密封條之間的空隙被填充并產生反彈力,從而使得接觸面與發泡密封條間產生摩擦力。在密封條自身不泄露時,當該摩檫力和反彈力都大于被密封介質的內壓或外壓時,密封材料才不會發生因變形或位移產生泄漏,反之則發生泄漏。
硅橡膠泡沫材質對防水性能的影響
一般的密封條材料,如普通實心橡膠及普通發泡材料等可在防水等級要求不高的情況下使用,這些材料防水等級均可達到IP45。而要求防水等級更高,硅橡膠泡沫密封條的優勢便展現出來。這是由于硅橡膠泡沫是一種新型的耐高低溫高分子彈性材料,其最大的特點是耐高溫、耐寒性能優越,同時具有優異的耐老化性能(耐臭氧、耐氧化、耐放射、耐光、耐氣候),長期使用中,有非常好的彈性形變,厚度損失小。
五、密封材料的選擇
我們今天主要討論以下三種密封材料:
橡膠密封圈
一般由橡膠、硫化劑、促進劑、增塑劑、填料等硫化而制得。
膠結
由于現在電池包都是CTB或者CTC結構,一般都不具有可拆性,所以很多廠商直接將電池蓋膠粘在托盤上,同時利用膠水的流動性,可以完美的填充各個縫隙,可以進一步保證包體密封性。
泡棉
是將基材如橡膠或塑料和發泡劑等助劑在一定溫度壓力下進行反應得到的發泡材料。
從整體上來看:
1)密封性
膠粘劑≥泡棉膠帶≥密封圈
2)價格
泡棉膠帶≥膠粘劑≈密封圈
3)可制造性(自動化)
膠粘劑≥泡棉膠帶≥密封圈
4)可制造性(時間)
泡棉膠帶劑≈密封圈≥膠粘劑
5)密封壽命
膠粘劑≥泡棉膠帶≥密封圈
六、結語
隨著電動汽車的發展,電池包作為新能源汽車的動力源泉,其性能安全與否直接決定著整機的安全。如果電池包進水,將嚴重影響其使用性能,因此結構上對電池包的密封防水功能設計提出了更高的要求。純電動汽車電池包的密封性,對箱體內的電池組的安全至關重要。
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