为保证动力电池的安全,各大主机厂均对动力电池提出了全面和严格的安全标准和测试要求。北汽新能源对动力电池提出了全生命周期IP68的要求,但目前存在气密检测标准的设定不能保证动力电池完全满足IP68的要求,本文在原标准基础上升级了气密检测标准水平,以此升级后标准对动力电池进行下线检测,可以保证动力电池满足IP68的要求。
IP68防护等级中IP是Ingress Protection的缩写,第一个数字是固态防护等级,6表示无尘埃进入,第二个数字是液态防护等级,8表示进入规定的压力水中经规定时间后外壳进水量不致达到有害程度,IP68对动力电池检测标准条件为测试件处在水深1m,沉水1h,通过标准为内部无水进入。
IP68沉水测试的方法耗时较长,对动力电池具有破坏性,且具有一定的安全风险,不适合作为动力电池的下线检测。目前各大主机厂和电池厂均使用气密检测来保证动力电池满足IP68的要求,目前国内大部分主机厂和电池厂使用压降法来检测动力电池的密封性,压降法优点是只需干净的压缩气源,测试成本低、操作简单、设备成本低廉和效率高;缺点是压降法与动力电池内部的空间体积有很大关系,对于不同的电池系统压降法允许的压降值不同。
需要设定合适的气密检测标准才能满足IP68的要求,气密检测标准的制定需压降值与泄漏率的关系,以及孔径与漏水的关系等。在第19届世界无损检测大会上Rudolf等针对汽车孔径和泄露量的关系研究中表明,当孔径直径≈0.01mm时,在100s内,100kPa的压差下,漏气量≈1cm3。
实验验证的目的是验证孔径的大小和数量与漏水的关系,物料状态如表1。
式中,p为测试压力;V为气体体积;?p为压力损失;?N分子量的泄漏;patm为大气压力;N为分子量;Q为泄漏率。
根据理想气体的计算公式,计算压差与泄露量的关系,见表3。以动力电池内部体积85L,检测时间1min,测试压力10kPa为例,此时计算出的允许的压差泄露量为64.37Pa,但目前各大主机厂动力电池下线检测压力为5kPa,此时允许的泄露率为32.19Pa/min@5kPa。
本文提出了合适动力电池下线气密检测标准值以保证动力满足IP68的要求,保证动力电池在全生命周期内不会有水和尘土进入动力电池内,避免造成动力电池内部因进水造成短路的风险,保证车辆和人员的生命财产安全。
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