一种应用于电动汽车电池包的密封胶研究
来源:用户上传
作者:
摘 要：动力电池系统是电动汽车三电系统中的核心部件，其性能优劣直接影响整车的好坏。电池包的防水密封直接影响到电池系统的工作安全，乃至影响到电动汽车的使用安全，是电动汽车可靠行驶的重要保证。为了提高电池包的密封防水性能，对电池包的密封防水特性进行深入分析显得尤为重要。文章是研究一种应用于电动汽车电池包的密封胶，对胶体的材质、涂胶轨迹、胶的特性进行分析，使胶体与电池箱充分结合，通过国标要求的相关测试标准进行检测和验证，归纳出一种合适的胶体和打胶方式。
关键词：电动汽车;电池包;防水;密封胶
中图分类号：U469.72 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2020）07-0073-03
Abstract： The power battery system is the core component of the three-electricity system of the electric vehicle， and its performance directly affects the quality of the whole vehicle. The waterproof seal of the battery pack directly affects the working safety of the battery system， and even affects the use safety of the electric vehicle， which is an important guarantee for the reliable driving of the electric vehicle. In order to improve the sealing and waterproof performance of the battery pack， it is particularly important to make an in-depth analysis of the sealed waterproof characteristics of the battery package. This paper studies a kind of sealant used in electric vehicle battery package， analyzes the material， coating track and characteristics of the colloid， makes the colloid fully combine with the battery box， and tests and verifies it through the relevant testing standards required by the national standard. Finally， the paper sums up a suitable colloid and glue.
Keywords： electric vehicle; battery pack; waterproof; sealant
1 概述
根据全球能源发展的布局，安全、节能和环保已经成为当前汽车工业发展的主要趋势，新能源汽车成为当今汽车领域研究的热点。作为汽车交通工具，电动汽车也需要具备传统车所具有的一切属性，包含安全性和使用寿命等方面的要求。电池系统作为三电系统中最重要的部件之一，是保证整车安全的屏障。国家标准中已经明确表示电池包要具备防护等级IP67的要求[2]，电池包不会因为进水而导致安全事故的发生，进而导致人员的伤亡。因此，电池包的密封防水格外重要，直接影响电池系统设计成功与否的关键。
本文是研究一种应用于电动汽车电池包的密封胶，对胶体的材质、涂胶轨迹、胶的特性进行分析，使胶体与电池箱充分结合，通过国标要求的相关测试标准进行检测和验证[1]，归纳出一种合适的胶体和打胶方式。
2 电池包的密封结构分析
电动汽车电池包的电池组电压高达600V以上，乘用车平台略低达到300V以上，电池箱体必须保证密封防水，防止进水导致电路短路，而导致事故发生。电池箱体防护等级要达到IP67以上。
电池包的防护等级和热管理方式有关，目前电池包热管理方式主要有自然冷却、风冷及液冷，自热冷却可以较好地保证密封性能，风冷及液冷由于存在外界因素的干扰，密封性设计要求更高，风冷是靠外置的强制风冷来冷却，除不能与大气相通外，不允许在某处泄漏。液冷是靠外界的热交换液体流动来达到加热或者冷却的目的。电池包的密封结构主要由上盖、下箱体、相关接插件和接触密封垫所组成，此文主要阐述上盖与下箱体之间的密封胶，是决定电池包密封效果的关键。
3 密封胶的技术原理
此密封胶为高弹性可返修密封胶，是一种高弹性、密封性好，易返修的通用型密封胶。该类产品储存稳定，耐热温度高，固化物有良好的机械性能和耐湿热稳定性。在高温条件下成液态，一定时间后固化成型形成产品，产品的形态表面致密，内部泡孔细密均匀有优异的回弹性，其适用于电池包各种不同的密封面，易实现工业化和自动化。
4 密封胶的密封结構分析
为了保证良好的密封效果，除了固定上盖和箱体的螺栓距离在50mm左右和扭力固定螺栓的限位结构特征外，上盖和箱体之间的密封面要具有一定的平面度和粗糙度。上盖与箱体之间的密封胶还应该具备如下的特性：（1）密封胶的有效密封宽度≥8mm;（2）密封胶适用于各种不规则的图形施胶，固化时间在单个工序时间内完成;（3）压缩量在70%以内，具有高回弹性和压缩可恢复率;（4）可反复拆卸的可维修性，在保证生命周期内具备5次以上的可维修拆卸性;（5）其他物理特性，如耐高低温性、耐湿热性、阻燃性等。对该密封胶的重要特性进行试验，数据如图2。 通过试验得出：该密封胶在满足使用要求的前提下，具有较好的压缩性，可反复拆卸，抗老化，适用于密封面的基本要求。
5 密封胶的试验论证
5.1 气密及防水试验
把带有密封胶装配完成后，相关接插件用匹配插头堵住，防爆阀位置为气密检测口，依据气密检测仪进行内部充气，充气时间60s，充气总压5-6kPa，当压力达到3.5kPa左右，稳定时间60s，测试时间60s，如果测试时间内压降在25.4Pa以内，则测试通过，如图3所示。
将气密测试通过的电池包完全浸入一个盛满水的池子里，保持箱子上表面再水下1m以上，保持30min，如图3所示，等时间到达后，取出电池包，打开上盖，观察箱体内是否存在水珠，若箱子完全干燥，则说明电池箱体密封达到IP67以上，若箱子内部存在进水，则说明密封不够，需要继续优化设计。
5.2 拆装试验
对已经经过气密试验和水试试验的样品进行搁置30min后，固定上盖和箱体的螺栓，M5螺栓扭力在4NM左右，再静置30min，重复前面的上盖拆装5次以上，然后进行沉水试验，如图4所示。
5.3 老化试验
对带有密封胶的电池包相关接插件堵住，留一个防爆阀作为进气口，进行气密试验，通过气密试验后，再进行沉水试验，IPX7试验通过后，将电池包置于（-40±2）℃～（85±2℃）的交变温度环境仓中，两种极端温度的转换时间小于30min（以设备实际转换能力为准），每个极端温度保持8h，单次循环总时间为17h;循环84次，总循环时间约60天。老化试验完成后，再进行沉水试验测试。如图5所示。
5.4 振动试验
把经过气密，沉水测试合格的完整电池包，按照GB/T 31467.3-2015中振动条件相关的说明，进行振动测试，完成以后再进行沉水测试。
6 结束语
纯电动汽车电池包的密封性对电池系统的安全起到关键性的作用，各个电池厂商都在寻找一种效果优良、自动化程度高和成本低廉的密封胶。电池包的密封手段也在不断摸索，不断改进和逐步创新，一个较好的密封方案，都将会推动行业的发展，为新能源事业做出一定的贡献。
参考文獻：
[1]GB/T 31467.3-2015.电动汽车用锂离子动力蓄电池包河系统第3部分安全性要求与测试方法[S].
[2]GB/T 4208-2017.外壳防护等级（IP代码）[S].
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15119507.htm
