电动车上的电池包是高压电气系统,要避免在使用过程中,让外物、灰尘或水汽进去箱体,影响电池绝缘或其他性能,因此对电池箱体有很高的的防护要求。按照国际电工委员会起草的防护等级IP,电池箱要满足全天候使用要求,必须达到IP67,这里的6指防尘等级达到完全防止外物及灰尘侵入的程度,而这里的7指防水等级达到防止浸水时水的浸入的程度。
(介绍电池包保证气密的重要性)
防护等级(代码中的第一个数字)
简要描述定义
0 无防护
1 防直径为50mm 甚至更大的固体颗粒物物体尖端或50mm 直径的固体颗粒物不能完全穿透。
2 防直径为12.5mm 甚至更大的固体颗粒物物体尖端或12.5mm 直径的固体颗粒物不能完全穿透。
3 防直径为2.5mm 甚至更大的固体固体颗粒物物体尖端或2.5mm 直径的固体颗粒物完全不能穿透。
4 防直径为1mm 甚至更大的固体固体颗粒物物体尖端或1mm 直径的固体颗粒物完全不能穿透。
5 灰尘防护:并不能完全防止尘埃进入,但不会达到妨碍仪器正常运转及降低安全性的程度。
6 灰尘禁锢:尘埃无法进入物体整个直径不能超过外壳的空隙
防护等级(代码中的第二个数字)
简要描述定义
0 无防护;
1 防垂直下坠的水滴:垂直下坠的水滴不会造成有害影响;
2 当外壳翘起可达15°时防垂直下坠的水滴:当外壳在垂直任何一侧以任何角度翘起不超过15°时,垂直下坠的水滴不会造成有害影响;
3 防水雾:在任何一垂直侧以任何不超过60°的角度喷雾不会造成有害影响;
4 防泼水:对着外壳从任何方向泼水都不会造成有害影响;
5 防喷水:对着外壳从任何方向喷水都不会造成有害影响;
6 防强力喷水:对着外壳从任何方向强力喷水都不会造成有害影响;
7 防短时浸泡:常温常压下,当外壳暂时浸泡在1M深的水里将不会造成有害影响;(底部距离水面1米,连续30分钟,性能不受影响,不漏水)
8 防持续浸泡:在厂家和用户都同意,但是条件比较严酷的条件下,持续浸泡在水里将不会造成有害影响。(底部距离水面1米,连续60分钟,性能不受影响,不漏水)
(介绍IP67的具体定义,对于电池包的气密性要求有了更深一步的理解)
由上文我们已知电池包有IP67的要求,而在实际生产中,我们不可能每个产品都去做沉水试验去验证气密性。
实际生产中,行业一般使用压差法或者流量法来测试电池包的气密性。水下一米等同于10kPa的压力,那么压降值、泄漏量如何定义才能等效于IP67防尘防水的要求呢?
在电池包的气密性检测中,我们就需要找出临界漏率,水分子不会进入电池包内,但是也不能要求太严,不然会降低产品合格率,变相增加成本,最好找到水分子似漏不漏的状态,此为电池包的临界漏率状态。
临界漏率即为电池包在规定气压下能够保证防尘放水的最小泄漏量。
输入参数:
1.电池包工况温度,使用状态;
2.电池包内部有效容积;
输出参数:
1.测试压强:客户指定或依照IP等级计算
2.临界漏率:依照IP等级计算,实验验证
根据泄漏量的大小分为大漏和小漏,大漏采用压差法和流量法,小漏采用氦检法。
水的粘度= 50倍空气粘度
在10kPa的压下下,泄漏量小于10-4Pa.m3/s可以认为是合格的。(临界漏率)
1X10-4Pa.m3/min=( 1X106cm3 pa)/(104X105pa.min)=1X10-3ml/min 对吗???
举例:某电池包有效容积为60L,气密性检测为测试压力3.5KPa,压降值为80Pa/min。
该电池包泄漏量△V=( 80/100000 )X60000=48ml/min
【依据水的粘度=50倍空气粘度,一个水滴为0.05ml,48ml/min,共沉水30min,可以估算进水量为28.8ml,576滴水。】
某电池包测试压力P1=3.5KPa,P2=10KPa,在3.5KPa的测试压力下,压降值为80Pa/min,泄漏量△V1为48ml/min,求解在10KPa的测试压力下等效的泄漏量△V2。( P0为大气压力100KPa )
公式△V1/ △V2=[(P2+P0)2-P02]/[(P1+P0)2-P02]
代入公式△V2=(1102-1002)/(103.52-1002)X48=141.5ml/min=235.8Pa/min电池包不同测试压力下泄漏量的等效计算
一般情况充气时间:稳压时间:测试时间:排气时间=4:3:2:1,根据生产节拍确定具体数值。
前文提过,在气密性测试后过程中,温度的变化对于检测结果有很大的影响,所以在过程中要对温度进行控制,目前业内的气密检测设备一般会有前导压装置,在检测中,充气压力会比测试压力大5%,这样在稳压过程会将充气时生成的压缩热快速带走,以保证检测结果的准确性。
举个列子,某电池包气密性检测标准测试压力3.5KPa,压降值小于80Pa/min
充气压力4KPa,充气时间90s;稳压时间60s,泄露时间60s。
其相关零件部,下箱体,充气压力11KPa,充气时间90s;稳压时间60s,测试压力10KPa,泄露时间60s,泄漏量小于100Pa/min。
SMC上盖充气压力4KPa,充气时间90s;稳压时间60s,测试压力3.5KPa,泄露时间60s,泄漏量小于60Pa/min。