1前言

為保證動力電池的安全，各大主機廠均對動力電池提出了全面和嚴格的安全標準和測試要求。北汽新能源對動力電池提出了全生命周期IP68的要求，但目前存在氣密檢測標準的設定不能保證動力電池完全滿足IP68的要求，本文在原標準基礎上升級了氣密檢測標準水平，以此升級后標準對動力電池進行下線檢測，可以保證動力電池滿足IP68的要求。

2氣密檢測標準制定

IP68防護等級中IP是Ingress Protection的縮寫，第一個數字是固態防護等級，6表示無塵埃進入，第二個數字是液態防護等級，8表示進入規定的壓力水中經規定時間后外殼進水量不致達到有害程度，IP68對動力電池檢測標準條件為測試件處在水深1m，沉水1h，通過標準為內部無水進入。

IP68沉水測試的方法耗時較長，對動力電池具有破壞性，且具有一定的安全風險，不適合作為動力電池的下線檢測。目前各大主機廠和電池廠均使用氣密檢測來保證動力電池滿足IP68的要求，目前國內大部分主機廠和電池廠使用壓降法來檢測動力電池的密封性，壓降法優點是只需干凈的壓縮氣源，測試成本低、操作簡單、設備成本低廉和效率高；缺點是壓降法與動力電池內部的空間體積有很大關系，對于不同的電池系統壓降法允許的壓降值不同。

需要設定合適的氣密檢測標準才能滿足IP68的要求，氣密檢測標準的制定需壓降值與泄漏率的關系，以及孔徑與漏水的關系等。在第19屆世界無損檢測大會上Rudolf等針對汽車孔徑和泄露量的關系研究中表明，當孔徑直徑≈0.01mm時，在100s內，100kPa的壓差下，漏氣量≈1cm3。

實驗驗證的目的是驗證孔徑的大小和數量與漏水的關系，物料狀態如表1。

測試件準備：

（1）將微孔板用密封膠粘接在型材的一端，將板端向下防止在裝平臺上，板中部懸空；

（2）向管內注入純凈水至1m高度位置(模擬水下1m壓力狀態)；

4個試件注入水后在工裝平臺上靜置1h，觀察其滲漏和低落情況，試驗結果見表2。

通過上述結果得知，當有6個直徑為0.01mm的小孔時，無水滴落，此時的狀態滿足IP68的要求。

通過上述Rudolf等的研究[得知，此時允許的氣體泄漏量為6cm3/100s@100kPa。水深1m處的壓力值為10kPa，根據同一氣體測試壓與泄露量之比的關系如式（1）。

得出此時允許的泄露率約為：90cm3/100s@10kPa，即54cm3/min@10kPa，即要在保證動力電池滿足IP68的要求，流量法檢測氣密時需泄漏率小于54cm3/min@10kPa。

同時根據理想氣體計算公式：

p×V=N×K×T（2）

(p-?p)×V=(N-?p)×K×T（3）

(Q1/60)×t×patm=?N×K×!（4）

Q1=（60×V×?p/t）/patm（5）

?p=Q1×patm×t/(60×V)（6）

式中，p為測試壓力；V為氣體體積；?p為壓力損失；?N分子量的泄漏；patm為大氣壓力；N為分子量；Q為泄漏率。

根據理想氣體的計算公式，計算壓差與泄露量的關系，見表3。以動力電池內部體積85L,檢測時間1min，測試壓力10kPa為例，此時計算出的允許的壓差泄露量為64.37Pa,但目前各大主機廠動力電池下線檢測壓力為5kPa，此時允許的泄露率為32.19Pa/min@5kPa。

3氣密檢測標準驗證

基于北汽新能源某款動力電池進行氣密性驗證，此款動力電池包內體積為85L,下線測試壓力為5kPa，完全符合表3條件。

測試方法：

（1）按照動力電池氣密檢測標準完成對動力電池的氣密檢測，記錄氣密檢測值；

（2）以封堵工裝對動力電池對外接口進行封堵，封裝工裝貼近于實際整車狀態；

（3）以IP68對動力電池進行沉水試驗，記錄試驗狀態；

（4）從水中取出電池包，擦拭動力電池外包絡，避免外部水分進入動力電池內部；

（5）拆開動力電池進行觀察，記錄動力電池內部是否有水進入。

試驗結果見表4。

4結論

當小孔的直徑≤0.01mm時，且同一區域的小孔數量≤6個時，動力電池可以滿足IP68的要求；

相同試驗條件下，隨著充氣壓力的增加，允許的最大泄漏量增加；

當最大泄漏量一定時，動力電池內部的體積越大，允許的壓差值越小；

為保證動力電氣滿足IP68的要求，動力電池氣密測試時最大泄露率≤27cm3/min@5kPa，根據測試壓力不同，需相應改變泄露量的值；

電池系統內部空間確定好后，根據理想氣體計算公式可以計算出允許泄露的壓差值；

動力電池的密封性與箱體結構有較大關系，理論計算出最大允許泄露量后仍需進行沉水驗證。

5結束語

本文提出了合適動力電池下線氣密檢測標準值以保證動力滿足IP68的要求，保證動力電池在全生命周期內不會有水和塵土進入動力電池內，避免造成動力電池內部因進水造成短路的風險，保證車輛和人員的生命財產安全。