一车泡水,十五车遭殃!灾难性事故如何避免

发布于: 雪球转发:0回复:0喜欢:0

2012年美国新泽西州的飓风Sandy造成了停泊在港口的16辆电动汽车泡水,其中一辆电动汽车电池包发生热失控和着火,后来大火蔓延开来,引燃了临近的15辆电动汽车,造成了严重的经济损失。国内也不乏泡水造成的起火事故,例如2018年8月31日广州一辆停靠在广州马路边的电动汽车发生起火事故,事后调查认该车曾经因为连日的暴雨被浸泡超过2h,导致动力电池微渗漏,因此用车的时候电芯发生短路,引起动力电池着火【1】。

图片来自网络:网页链接

纯水是一种绝缘材料,电导率是用来表征水的纯度的主要指标,但是在自然界中并不存在纯水,雨水、河水中都溶剂了大量的无机盐类等杂质,让我们在自然界中见到的水都成为了导体。而动力电池包内部电压通常在200V以上,部分电池包的电压甚至达到400V以上,一旦电池包密封失效,引起进水,会引起严重的短路事故,一方面长时间的短路会造成单体电池的损坏和失效,另一方面高电压线路短路可能会产生毁灭性的破坏,严重的情况下甚至会引起着火等安全事故。此外电池包内部BMS等设备具有复杂的电路结构,一旦进水引起线路板击穿,则会造成永久性的损坏。因此在动力电池包设计的过程中,密封性是第一考虑要素,一般而言动力电池包的外壳需要满足IP67的防护级别【2】,以避免在车辆涉水、雨天行驶的过程中发生电池包进水的事故。

电池包的外壳结构通常是由上盖和下盖两部分构成,因此上下盖之间的密封设计对于电池包的密封性起着至关重要的作用。通常上下盖之间的密封结构一般有下图所示的三种【2】:

1)如下图1所示,上下盖以螺钉连接,靠上下盖的翻边压紧密封材料实现密封,这种方式需要较大的预紧力,同时对于翻边的平面度要求也比较高。2)如下图2所示,上下盖分别设计一个垂直面,在上下盖的垂直面之间加入密封材料,通过挤压密封材料实现密封,这种结构对翻边的平整度要求较低,但也需要较大的预紧力。3)如下图3所示,在电池包的下底密封面内侧有一个高度为25mm左右的垂直突出面,这种结构能够让上下盖更好的定位,同时如果把垂直面的顶部用密封胶封住,则能够起到第二道密封的作用,提升电池包密封的可靠性。

电池包的密封主要是靠上下盖的密封面对密封圈施加一定程度的压力,引起密封圈产生一定的弹性变形,将上下盖之间的空隙全部填充,从而实现密封。因此电池包上下盖的密封面的平整度对于密封的可靠性有着至关重要的影响,加工缺陷,或装配过程中的磕碰都可能会对电池包的密封性产生致命的影响。此外,在电动汽车使用过程中由于压缩密封垫长时间变形,也会逐渐老化,导致密封性下降。因此虽然所有的电池包设计上都达到了IP67级别的密封标准,但是仍然会看到电动汽车在涉水后导致电池包进水,引起短路,导致电池损坏,甚至引起电动汽车起火燃烧等安全事故。

为了保证电池包满足密封性要求,就需要在出厂前对电池包进行密封性检测。通常而言,电池包的结构比较复杂,体积也比较大,因此一些传统的密封性检测方式,例如真空氦质谱检漏、正压氦质谱检漏和背压法氦质谱检漏等方法,因为技术、效率和成本等因素并不适合应用在动力电池包检漏中。此外,在电动汽车使用的过程中,也需要定期对电池包的密封性进行检测,以及时发现电池包在使用过程中因为密封材料的老化导致的密封失效,减少电池包进水的风险。但是传统的密封性检测方法,成本较高,操作复杂,不适合在电动汽车售后服务中心这样的场所中使用。

为了解决电池包在生产和后期维护保养过程中的密封性检测的难题,杭州固恒新能源科技有限公司推出了QMM系列便携式的气密性检漏测试仪,通过向密封腔内部压入一定体积的气体,测量容器保压过程内部压力的变化从而实现快速高效的分析产品的气密性,适用于电池包、液冷板、PDU和PEU等部件的气密性检测,防止电池包因为气密性不合格导致使用过程中因为泡水导致的电池包失效。

QMM系列气密性检漏设备很好的解决微气压下的自动调节、气压稳定和采样精度等难题,其关键零部件全部采用进口件,并对气路连接设备全部改用硬连接,因此具有精度高、寿命长、便携性好等突出优势,非常适合用于电池包生产现场的气密性检测、售后维修中的气密性检测等领域。

为了满足不同使用场景的需求,固恒推出了高压版、低压版和便携式的气密性检测仪,其中QMM-Z2-2型高压版气密性检测设备压力输出范围可达50-500kPa,气压分辨率可达1Pa。

而QMM-C1-1型低气压版本的气体压力输出范围为0.2-20kPa,压力分辨率可达1Pa。

为了满足便携的需求,固恒公司还开发了QMM-WZ-A-CO产品,该产品采用了固恒公司特有的充气模块,能够自动产生气源,摆脱外接气源的限制,适合经常需要外出的售后服务人员使用。

密封性是动力电池包的生命线,在出厂前和使用中的电池包的密封性测试是确保动力电池密封可靠性的主要方法。杭州固恒新能源科技有限公司推出的QMM系列气密性检测设备很好的满足了不同使用场景下的使用需求,提高了生产效率,降低了检漏成本,非常适合作为电池组生产商和售后服务提供商的气密性检测设备,保证动力电池产品在生产过程中和使用过程中的气密性满足需求,确保新能源汽车的使用安全。

本文主要参考以下文献

动力电池包密封件密封与可靠性研究,2019中国汽车工程学会年会论文集:1603-1606柯王超,吴蕾,方炳虎,夏迎松

纯电动汽车电池包密封结构研究,第九届河南省汽车工程技术研讨会李东锋,金利芳