液冷板通常由一些薄片狀的鋁合金散熱片通過(guò)嵌套或焊接等方式組成，其內(nèi)部也會(huì)設(shè)置一些導(dǎo)流型內(nèi)部通道，用于導(dǎo)流流體冷卻介質(zhì)以帶走熱量。

液冷板在出廠前需進(jìn)行嚴(yán)格的氣密性檢測(cè)，來(lái)確保散熱效果與耐用性。下文小編就帶大家詳細(xì)了解液冷板的氣密性檢測(cè)。

一、液冷板氣密性檢測(cè)方法

壓力法

又稱為降壓法、氣檢法。通常有直壓氣密檢測(cè)、差壓氣密性檢測(cè)等多種檢測(cè)方式，根據(jù)不同的產(chǎn)品需求來(lái)選擇檢測(cè)方式，動(dòng)力電池液冷板氣密性測(cè)試通常采用直壓檢測(cè)方式進(jìn)行。

這種方法需要按照檢測(cè)需求，把特定壓力的氣體注入液冷板部件，通過(guò)保壓觀察工件內(nèi)部壓力變化的大小，進(jìn)而判斷液冷板工件是否存在泄漏；觀察其保壓情況，如果保壓能力超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)，則液冷板氣密性能較好-公眾號(hào)-新能源電池包技術(shù)-。

浸泡法

又稱水檢，將待檢的液冷板浸入水中，然后觀察是否有氣泡產(chǎn)生，如有氣泡，說(shuō)明液冷板有漏洞，不符合檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。

氫檢漏法

在檢測(cè)之前，準(zhǔn)備一個(gè)裝水的容器，將容器內(nèi)的水加壓處理，使容器的水壓前后差值在5~10MPa之間，再將液冷板的輸出口，放置在加壓容器的水面下，如液冷板發(fā)生泄漏，那么輸出口處的氫氣就會(huì)被水吸收，而水里的氫氣用檢測(cè)儀器進(jìn)行檢測(cè)，就能定位液冷板泄漏點(diǎn)的位置。

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熱循環(huán)法

這種方法是先將液冷板放于低溫環(huán)境中，然后快速加熱到高溫環(huán)境，觀察液冷板是否有變形或產(chǎn)生漏洞的情況，如存在，則說(shuō)明液冷板氣密性不佳。

二、水冷板測(cè)試要求

測(cè)試壓力：200kpa-250kpa 標(biāo)準(zhǔn)：測(cè)試30秒 ＜100pa，IP67

三、氣密性試驗(yàn)的介紹

氣密性試驗(yàn)是驗(yàn)證容器氣密性的檢測(cè)方式，又稱密封性測(cè)試或者防水測(cè)試。是為防止壓力容器發(fā)生泄漏，從而采用的以氣體為加壓介質(zhì)的致密性試驗(yàn)。氣密性試驗(yàn)必須在液壓試驗(yàn)合格才能進(jìn)行，根據(jù)裝置不同，檢驗(yàn)的方法也會(huì)有區(qū)別。

在選擇與準(zhǔn)備檢測(cè)的過(guò)程中，還需掌握一些原則，比裝置內(nèi)的液體要構(gòu)成一個(gè)封閉的環(huán)境，這樣就能夠改變溫度，也可以導(dǎo)致壓力的強(qiáng)度出現(xiàn)變化，通過(guò)這個(gè)變化就可以有效判斷氣密性好壞。

一般來(lái)說(shuō)，電池廠商和整車廠商對(duì)電池包都要求達(dá)到IP67等級(jí)及以上，這便對(duì)電池包防水性的技術(shù)有很高的要求。因此，電池包在設(shè)計(jì)之初就要考慮一項(xiàng)重要性能——電池氣密性，以達(dá)到能夠通過(guò)浸水實(shí)驗(yàn)

一、影響電池包氣密性的因素

1.1碳素鋼鈑金箱體

一般而言，碳素鋼鈑金箱體采用鈑金沖壓成零部件后，直接進(jìn)行拼接，再進(jìn)行點(diǎn)焊成型。在焊接時(shí)，首先要控制焊接電流大小，防止焊穿或漏焊。

其次，在箱體焊接成型后，要進(jìn)行整形處理，特別是要求箱體密封面平整、無(wú)毛刺。再次，是要保持接插件安裝面的漆膜表面粗糙度。

1.2鋁合金型材箱體

采用“鋁型材擠壓成型＋攪拌摩擦焊＋冷金屬過(guò)渡（CMT）補(bǔ)焊”的工藝是目前比較通用的做法。具體控制要點(diǎn)如下：

首先須防止焊穿、偏縫、CMT漏焊。

其次，在進(jìn)行攪拌摩擦焊時(shí)，刀具與箱體底板接觸會(huì)產(chǎn)生大量熱量，引起箱體的變形，使得后期在進(jìn)行裝配時(shí)，箱蓋壓緊密封墊，密封墊局部受壓不均勻，從而形成不同的壓縮變形率。-公眾號(hào)-新能源電池包技術(shù)-當(dāng)電池包內(nèi)外產(chǎn)生壓差時(shí)，會(huì)產(chǎn)生漏氣現(xiàn)象。為保證良好的焊接質(zhì)量，減少變形及焊接缺陷，攪拌摩擦焊的建議參數(shù)為1600～1800r/min，走速為800~1000mm/min。

再次是CMT補(bǔ)焊，當(dāng)攪拌摩擦焊下線后，一般要采用手工補(bǔ)焊的方式進(jìn)行加焊，在可能漏氣或者焊接不良的位置適當(dāng)滿焊，特別是在箱體密封面邊框結(jié)合部位，此部位一般厚度為2mm。由于鋁合金材質(zhì)本身的特性，焊接電流過(guò)小時(shí)熔焊深度不夠，容易產(chǎn)生虛焊；焊接電流過(guò)大時(shí)，薄板位置又容易產(chǎn)生開(kāi)裂和穿焊。

為了保證焊接強(qiáng)度，往往需要在接縫處堆焊，高度一般≤2.5mm。然而，堆高的焊縫會(huì)在焊縫與法蘭面之間產(chǎn)生不規(guī)則角度及縫隙。在裝配環(huán)節(jié)，當(dāng)箱蓋壓縮密封墊時(shí)，密封墊會(huì)受到不同的擠壓應(yīng)力，需要對(duì)焊縫進(jìn)行打磨處理，形成最佳圓弧過(guò)渡形狀。在裝配時(shí)，密封墊受力變形，可將焊縫周邊位置進(jìn)行填充，起到良好的密封效果。裝配示意圖如圖2和圖3所示。

密封墊壓緊前的裝配示意圖

密封墊壓緊前的裝配示意圖

另外，除了要調(diào)整好攪拌摩擦焊的工藝參數(shù)外，還要制作精良的焊裝夾具，以減小焊接變形，降低焊接缺陷的產(chǎn)生。

1.3鋁壓鑄箱體

鋁壓鑄箱體可以一體成型，改善要點(diǎn)主要針對(duì)合金材質(zhì)，防止有“砂眼”、夾渣等制造缺陷。此外，鋁壓鑄箱體對(duì)密封條安裝面的平面度和精度要求較高，需要對(duì)安裝平面進(jìn)行精加工處理。鋁壓鑄箱體一般適用于小型電池包。當(dāng)電池箱尺寸較大時(shí)，可以增加拼焊工藝來(lái)彌補(bǔ)。這類箱體可以很好地滿足IP67標(biāo)準(zhǔn)要求，但鑄造箱體受模具及工藝條件和自身質(zhì)量等因素的限制，對(duì)于大型電池包，需從輕量化及工藝實(shí)現(xiàn)的角度去具體考量。

1.4密封墊

密封墊對(duì)整包的氣密性起決定性作用，材質(zhì)要具備阻燃性能，并符合汽車行業(yè)禁用物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)要求，同時(shí)要避免永久變形。密封墊材料可使用硅膠泡棉。在設(shè)計(jì)時(shí)需要綜合考慮壓縮率與永久變形率的關(guān)系。選用合適的壓縮率的同時(shí)，密封墊的寬度要盡可能的覆蓋住整個(gè)箱體密封面。

1.5電池箱蓋

根據(jù)不同的制造成型工藝，電池箱蓋產(chǎn)品的韌性及強(qiáng)度差別很大。在電池包封蓋安裝時(shí)，容易造成受力不均而開(kāi)裂，從而影響電池包的氣密性。在改善設(shè)計(jì)時(shí)，需要根據(jù)電池包的使用環(huán)境和具體要求進(jìn)行匹配。-公眾號(hào)-新能源電池包技術(shù)-例如：SMC電池箱蓋可以增大箱蓋法蘭邊與立面的圓角半徑，優(yōu)化纖維分布位置，以降低開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)。

1.6電氣接插件

電氣接插件的質(zhì)量?jī)?yōu)劣與電池包氣密性的關(guān)系最為密切。電氣接插件的改善要點(diǎn)主要是接插件自身的密封性，特別是插針位置要有密封設(shè)計(jì)，接插件安裝面的平面度、O型密封圈的永久變形性等方面，這些因素都會(huì)直接或間接影響電池包的氣密性。

1.7防爆透氣閥

防爆透氣閥作為電池包的安全部件，具有內(nèi)部排氣和外部密封的雙重作用。其氣密性要求與電氣接插件類似，但要求防爆透氣閥的使用壽命應(yīng)滿足電池包的整個(gè)生命周期。因此，在設(shè)計(jì)改善時(shí)，除充分考慮其密封性外，對(duì)使用壽命也有較高的要求。

二、電池Pack包一體化氣密性檢測(cè)方案

在檢測(cè)電池包氣密性的過(guò)程中，需要關(guān)注到5個(gè)重要參數(shù)：充氣氣壓、充氣時(shí)間、穩(wěn)壓氣壓、穩(wěn)壓時(shí)間、泄漏率（如小于100Pa即使用泄漏時(shí)間）。

鋰電池Pack包待測(cè)部分如下圖所示

一是直冷板/液冷板管件氣密性檢測(cè)，

液冷板測(cè)試壓力250-400KPa，直冷板測(cè)試壓力1-2MPA。

二是鋰電池包體氣密性檢測(cè)，

檢測(cè)托盤框體與上蓋組裝后氣密性，鋰電池包體整包測(cè)試壓力0-10Kpa

直冷板/液冷板氣密性檢測(cè)時(shí)需要高壓檢測(cè)，電池包體需要低壓檢測(cè)，以往的檢測(cè)方案要配備高低壓兩套不同量程的氣密性檢測(cè)設(shè)備，分別對(duì)直冷板/液冷板、電池包整體進(jìn)行測(cè)試，設(shè)備成本與管理成本成倍增加；且以前的技術(shù)，加壓充氣慢，效率相對(duì)低下。創(chuàng)新解決方案如海瑞思推出的鋰電池Pack包一體化氣密性檢測(cè)系統(tǒng)，如下圖所示，系統(tǒng)構(gòu)成為加壓氣泵+一體化氣密性檢測(cè)儀+快速連接器。-公眾號(hào)-新能源電池包技術(shù)-測(cè)試量程0-2MPA，集成了高低壓檢測(cè)功能，可滿足直冷板/液冷板管件和電池包整體的測(cè)試壓力需求，一臺(tái)設(shè)備即可輕松應(yīng)對(duì)整個(gè)電池Pack包的氣密性檢測(cè)。

鋰電池Pack包一體化氣密性檢測(cè)系統(tǒng)

氣密檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)制定

IP68防護(hù)等級(jí)中IP是Ingress Protection的縮寫，第一個(gè)數(shù)字是固態(tài)防護(hù)等級(jí)，6表示無(wú)塵埃進(jìn)入，第二個(gè)數(shù)字是液態(tài)防護(hù)等級(jí)，8表示進(jìn)入規(guī)定的壓力水中經(jīng)規(guī)定時(shí)間后外殼進(jìn)水量不致達(dá)到有害程度，IP68對(duì)動(dòng)力電池檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)條件為測(cè)試件處在水深1m，沉水1h，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)為內(nèi)部無(wú)水進(jìn)入。

IP68沉水測(cè)試的方法耗時(shí)較長(zhǎng)，對(duì)動(dòng)力電池具有破壞性，且具有一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，不適合作為動(dòng)力電池的下線檢測(cè)。目前各大主機(jī)廠和電池廠均使用氣密檢測(cè)來(lái)保證動(dòng)力電池滿足IP68的要求，目前國(guó)內(nèi)大部分主機(jī)廠和電池廠使用壓降法來(lái)檢測(cè)動(dòng)力電池的密封性，壓降法優(yōu)點(diǎn)是只需干凈的壓縮氣源，測(cè)試成本低、操作簡(jiǎn)單、設(shè)備成本低廉和效率高；缺點(diǎn)是壓降法與動(dòng)力電池內(nèi)部的空間體積有很大關(guān)系，對(duì)于不同的電池系統(tǒng)壓降法允許的壓降值不同。

需要設(shè)定合適的氣密檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)才能滿足IP68的要求，氣密檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的制定需壓降值與泄漏率的關(guān)系，以及孔徑與漏水的關(guān)系等。在第19屆世界無(wú)損檢測(cè)大會(huì)上Rudolf等針對(duì)汽車孔徑和泄露量的關(guān)系研究中表明，當(dāng)孔徑直徑≈0.01mm時(shí)，在100s內(nèi)，100kPa的壓差下，漏氣量≈1cm3。

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的目的是驗(yàn)證孔徑的大小和數(shù)量與漏水的關(guān)系，物料狀態(tài)如表1。

測(cè)試件準(zhǔn)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(tái)上，板中部懸空；

（2）向管內(nèi)注入純凈水至1m高度位置(模擬水下1m壓力狀態(tài))；

4個(gè)試件注入水后在工裝平臺(tái)上靜置1h，觀察其滲漏和低落情況，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

通過(guò)上述結(jié)果得知，當(dāng)有6個(gè)直徑為0.01mm的小孔時(shí)，無(wú)水滴落，此時(shí)的狀態(tài)滿足IP68的要求。

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

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

同時(shí)根據(jù)理想氣體計(jì)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(cè)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(jù)理想氣體的計(jì)算公式，計(jì)算壓差與泄露量的關(guān)系，見(jiàn)表3。以動(dòng)力電池內(nèi)部體積85L,檢測(cè)時(shí)間1min，測(cè)試壓力10kPa為例，此時(shí)計(jì)算出的允許的壓差泄露量為64.37Pa,但目前各大主機(jī)廠動(dòng)力電池下線檢測(cè)壓力為5kPa，此時(shí)允許的泄露率為32.19Pa/min@5kPa。

3氣密檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證

基于北汽新能源某款動(dòng)力電池進(jìn)行氣密性驗(yàn)證，此款動(dòng)力電池包內(nèi)體積為85L,下線測(cè)試壓力為5kPa，完全符合表3條件。

測(cè)試方法：

（1）按照動(dòng)力電池氣密檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)完成對(duì)動(dòng)力電池的氣密檢測(cè)，記錄氣密檢測(cè)值；

（2）以封堵工裝對(duì)動(dòng)力電池對(duì)外接口進(jìn)行封堵，封裝工裝貼近于實(shí)際整車狀態(tài)；

（3）以IP68對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行沉水試驗(yàn)，記錄試驗(yàn)狀態(tài)；

（4）從水中取出電池包，擦拭動(dòng)力電池外包絡(luò)，避免外部水分進(jìn)入動(dòng)力電池內(nèi)部；

（5）拆開(kāi)動(dòng)力電池進(jìn)行觀察，記錄動(dòng)力電池內(nèi)部是否有水進(jìn)入。

試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

4結(jié)論

當(dāng)小孔的直徑≤0.01mm時(shí)，且同一區(qū)域的小孔數(shù)量≤6個(gè)時(shí)，動(dòng)力電池可以滿足IP68的要求；

相同試驗(yàn)條件下，隨著充氣壓力的增加，允許的最大泄漏量增加；

當(dāng)最大泄漏量一定時(shí)，動(dòng)力電池內(nèi)部的體積越大，允許的壓差值越?。?/span>

為保證動(dòng)力電氣滿足IP68的要求，動(dòng)力電池氣密測(cè)試時(shí)最大泄露率≤27cm3/min@5kPa，根據(jù)測(cè)試壓力不同，需相應(yīng)改變泄露量的值；

電池系統(tǒng)內(nèi)部空間確定好后，根據(jù)理想氣體計(jì)算公式可以計(jì)算出允許泄露的壓差值；

動(dòng)力電池的密封性與箱體結(jié)構(gòu)有較大關(guān)系，理論計(jì)算出最大允許泄露量后仍需進(jìn)行沉水驗(yàn)證。

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