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新能源電池包氣密性測試的難點(diǎn)分析及解決方案,、上下殼體的氣密性測試方案
新能源電池包是目前汽車行業(yè)的主流產(chǎn)品,，同時(shí)新能源電池包的氣密性檢測也是非常講究的，由于一般的新能源電池包都比較大,，基本長度都在1米以上,，對于整個(gè)腔體而言，內(nèi)部的容積是非常大的,，所以使用壓縮空氣作為氣密性測試,，測試的難度高于一般的常規(guī)產(chǎn)品；
新能源電池包的氣密性測試主要分為上殼體,、下殼體、總裝件的氣密性測試,；對于上下殼體的氣密性測試,，必須滿足總裝后氣密性的泄露率要求，也就是說上殼體與下殼體獨(dú)立的泄露率總和不得超過整體電池包成品的泄露率要求,； 由于新能源電池包的本身特性,，電池包氣密性測試的充氣壓力不能過大，一般分為正壓測試及抽真空測試,，博世,、大眾的新能源電池包測試壓力基本為正負(fù)幾千帕，測試時(shí)間在1分鐘左右,，泄漏值根據(jù)電池包的款式會(huì)給出相應(yīng)的臨界值,；
一般來說，新能源電池包腔體體積特別大,，泄漏會(huì)變得很緩慢,，所以對于建議選擇差壓對比法的檢漏儀，如FORTEST T8960系列,，分辨率及測試精度相對一般的檢漏儀會(huì)高,，這樣對于測試來說，可以增加分辨能力,，尤其對于這樣緩慢的測試變化,，檢漏儀的穩(wěn)定性一定要高，結(jié)果值本身就很小,，如果略有波動(dòng)的話,，會(huì)造成結(jié)果值的不確定性。
整體的電池包組,，壓裝會(huì)變得比較簡單,，測試只需對新能源電池包直接進(jìn)行充氣,、穩(wěn)壓、測試,、排氣,；測試程序的充氣、穩(wěn)壓,、測試時(shí)間,，可以根據(jù)T8960檢漏儀的曲線功能進(jìn)行優(yōu)化處理，得到合適的測試程序,；
上殼體,、下殼體測試：
電池包上下殼體須滿足氣密性要求，那么給定的泄露率值的總和必須控制在一定范圍內(nèi),；當(dāng)然,，測試應(yīng)該根據(jù)電池包內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和體積來確定；那么對于前期的研發(fā)和工藝而言,，內(nèi)部的體積確定,，就變得非常重要了，所以在選擇T8960的時(shí)候,，建議增加體積功能的測試模塊,，這樣的話，可以直接測試出整電池包內(nèi)部的容積V1;根據(jù)這個(gè)容積值V1我們可以在后期對上下殼體測試的時(shí)候,，制作工裝夾具留有相應(yīng)的容積值,； 由于新能源電池包的氣密性測試固有特性，測試一個(gè)電池包的時(shí)間基本大于一分鐘,，結(jié)果值也就在幾百帕斯卡,；
由于新能源電池包的氣密性測試的結(jié)果值比較小，測試周期長,，通常對上下殼體測試的時(shí)候,，需要邊測試邊沉水，合格件流入生產(chǎn)線,，不合格件,，需要知道泄漏產(chǎn)生的位置，可以在測試過程觀察冒泡情況來判斷,；
如果要進(jìn)行沉水測試,，建議選用進(jìn)口部件、氣缸,、閥體等,，保障長期測試的穩(wěn)定性；檢漏儀須配置外部排氣功能，防止水回流進(jìn)設(shè)備內(nèi)部,，導(dǎo)致檢漏儀的損壞,；
對于更大的電池包，測試氣密性會(huì)變得更加艱難,，那么需要在T8960對比差壓法檢漏儀的參考端增加一個(gè)對比腔體,，進(jìn)行這樣的測試后，可以提高更多的測試穩(wěn)定性,；提高系統(tǒng)測試的分辨率,，測試結(jié)果將更加穩(wěn)定；
總之對于新能源電池包的氣密性測試,，必須選擇配置的檢漏儀,，如果研發(fā)及工藝需要對上下殼體或者其他零部件進(jìn)行氣密性測試，那么必須配置體積測試功能,，腔體容積如果可以確定,，對于研發(fā)及工藝部門相應(yīng)的測試標(biāo)準(zhǔn)，是有非常大的幫助,。
另外我們再對傳統(tǒng)的測試方法做一些補(bǔ)充：
1傳統(tǒng)測試方案
純電動(dòng)汽車動(dòng)力電池組輸出電壓高達(dá) 200 伏以上,，電池箱體除保障容納電池外，還必須有效隔絕操作人員和乘客與電池的接觸,；電池箱體必須密封防水，防止進(jìn)水導(dǎo)致電路短路,，電池箱體防護(hù)等級要求達(dá)到 IP67,。
傳統(tǒng)測試方法如下：
1.1氣密性試驗(yàn)
把電池箱上蓋蓋嚴(yán)，使用密封膠進(jìn)行密封,，只留一個(gè)插接件口作為進(jìn)氣口,，其余插接件孔堵住，使用氣壓表控制壓力,，對電池箱進(jìn)口充氣,，加氣壓力到30KPa,保壓1min，用肥皂水檢查是否有漏氣的地方,。若箱子沒有漏氣,，可以保壓，說明電池箱體密封性至少在IP66以上,。
1.2浸水試驗(yàn)
把把電池箱上蓋蓋嚴(yán),，使用密封膠進(jìn)行密封，所有插接件孔都用擋板夾密封墊堵上,，將整個(gè)電池箱體*浸入一個(gè)盛滿水的池子中,，用支架從電池箱上邊把整個(gè)箱子*壓入水中，保持箱子上表面在水下500mm,，保持10分鐘,。待時(shí)間到后取出箱子,，打開上蓋，看箱體內(nèi)是否浸水,。若箱子內(nèi)*干燥,，則說明電池箱體密封性至少達(dá)到了IP66以上。若箱子內(nèi)部進(jìn)水,，則說明密封不夠,，需查找原因和改進(jìn)。
傳統(tǒng)測試方法雖然成本上較低,，但存在以下一些問題：
規(guī)律性差
主觀性很強(qiáng),，*依賴于操作
無法進(jìn)行的計(jì)量
針對傳統(tǒng)方法的劣勢，以下解決辦法,，將蘇州創(chuàng)啟的側(cè)漏儀與檢測部件連接,，通過儀器內(nèi)部電子調(diào)壓閥對該檢測部件進(jìn)行充氣。在經(jīng)過一個(gè)簡短的充氣過程之后, 關(guān)閉調(diào)壓閥,，以隔離氣源和檢測工件,。儀器內(nèi)部壓差傳感器壓力的變化就會(huì)顯示出腔內(nèi)氣體壓力的降低，這就意味著工件泄漏,。使用此方法可以實(shí)現(xiàn)測量,，規(guī)律性強(qiáng)，實(shí)時(shí)顯示和保存,，數(shù)據(jù)追溯等功能,。
為什么要用壓縮空氣為介質(zhì)進(jìn)行密封測試
對比一下一空氣和液體作為介質(zhì)進(jìn)行密封性檢測的優(yōu)缺點(diǎn)?？諝庥锌蓧嚎s性,，且黏度相對較低。這意味著空氣通過漏點(diǎn)的速度比液體的要快 100-400 倍,。
? 空氣本質(zhì)上沒有表面張力,。這個(gè)特點(diǎn)使它比液體更容易通過小的漏點(diǎn)。
? 然而, 也必須考慮到空氣可以通過的泄漏,，對液體而言可能并不一定會(huì)泄漏,。但只要我們設(shè)置一個(gè)合理的泄漏標(biāo)準(zhǔn)值即可解決此問題。這就是為什么以選擇空氣作為介質(zhì),。
通過熱力學(xué)定量和伯努利方程得出
Q = 泄漏率 [ml/min] ,、p = 壓差 [Pa] 、p0 = 在正常情況下的空氣壓強(qiáng)
(1013.25*103Pa),、 V = 容積 [ml] ,、t = 測試時(shí)間 [sec]。大氣壓在同一環(huán)境下溫度不變。
通過方程我們可以知道,，在體積恒定的情況下,，泄漏率Q與壓差p成正比。在壓差恒定的情況下,，泄漏率與體積V成正比,，體積越大 ，Q越大,。若產(chǎn)品體積很大時(shí),，泄漏量恒定時(shí)，壓差p較小,。
在泄漏測試中參數(shù)主要分為：充氣時(shí)間（直接充氣和預(yù)充氣）,、穩(wěn)壓時(shí)間、測試時(shí)間,、排氣時(shí)間,、充氣壓力（預(yù)充氣壓力和充氣壓力）、測試壓力,、壓力偏差值和判斷產(chǎn)品合格與否的極限值（flow/ pressure difference）,。
針對電池包箱體，通?？梢灾苯右隹瘴皇褂脵z漏儀進(jìn)行正壓測試,，所需測試壓力需由于不同電池包的材料和體積會(huì)有所不同。大致在3-50kpa左右,。而針對不同的電池芯體,，測試壓力也會(huì)有很大不同。
壓差法在測試回路中增加了更高精度的壓差傳感器,，*，傳感器的精度是和傳感器量程有關(guān)系的,。壓差法檢測方法引入的壓差傳感器量程較小,，一般為+-5kpa或者+-2kpa，檢測靈敏度提高到0.1pa,適合于電池微小泄漏的檢測,。壓差法在實(shí)際應(yīng)用中可以將參考口和測試口分別接參考容積和被測工件,，在一定程度上抵消了產(chǎn)品受溫度影響引起的壓力波動(dòng)誤差，提高了測試結(jié)果穩(wěn)定性,。同樣,，針對客戶電池芯的測試，客戶也可以選擇使用真空測試取代水檢,。
針對一些容積較大,、泄漏率要求比較小的產(chǎn)品我們也可以使用質(zhì)量流量法(M版本)測試，質(zhì)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(jīng)過一段時(shí)間的穩(wěn)定后,，關(guān)閉充氣閥組。將參考容積和被測工件中間的測試閥組也關(guān)閉,，此時(shí)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(huì)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(shù)值記錄下就是zui終的測試結(jié)果。流量法測試在歐洲新能源電池行業(yè)應(yīng)用比較多,。
如果考慮到產(chǎn)品的耐水性能要求高,，比如防水50米，就是壓力TM的壓力,也就是5bar氣壓（水下1米深,，相當(dāng)于0.1bar壓力）,，那么我們儀器自帶的參考容積釋放到測試容腔內(nèi)的氣壓就是5bar，那么儀器自帶參考容積壓力就肯定高于5bar,這個(gè)儀器會(huì)自動(dòng)計(jì)算,，我們只要把5bar測試壓力和測試容腔的容積輸入就可以,。
針對有些客戶電池芯的測試，有些客戶為了更快速的測量產(chǎn)品,，可能會(huì)選擇氦檢設(shè)備,，而有些客戶由于成本考慮則會(huì)選擇使用儀器測量。
對于FORTEST檢漏儀有一個(gè)非常大的優(yōu)勢就是,，測試精度為測量值的0.5%,；而對于其他檢漏儀均是全量程的0.5%；這使得這款檢漏儀設(shè)備測試結(jié)果值更加,、穩(wěn)定,。