气密性与电动汽车的浸水风险

2019-06-22 23:03:07·  来源:知化汽车  
 
周四在宁德的技术研讨会上,有宁德时代的工程人员提出了一个问题:电池包气密性测试和实际浸水测试的可靠度问题。这其实是侧面地对近期雨水天气电动汽车涉水行驶
周四在宁德的技术研讨会上,有宁德时代的工程人员提出了一个问题:电池包气密性测试和实际浸水测试的可靠度问题。
这其实是侧面地对近期雨水天气电动汽车涉水行驶安全问题的一个担忧。
先看下对于电动汽车浸水当前的主要研究和发现。
电动汽车浸水的场景
借用功能安全评估风险的方法,任何一个安全问题,都需要明确其可能的使用场景,和问题出现的概率。对于电动汽车涉水,相对确定的使用场景包括:
  • 洗车时可能的高压水枪冲洗等;
  • 雨水天气涉水行驶;
  • 暴雨/洪水天气车辆曝露在(深水中)等
电池包浸水失效的后果
首先,对于人员来说,一般不会有触电的风险,地面和水的电阻值会很大(大于1MΩ),即使在漏电的情况下,通过人体的电流也会小于人体的安全电流(一般直流10mA)。
所以,风险主要集中在可能导致电池包电气安全性能衰减、起火爆炸方面;而相对严重的场景又存在于暴雨/洪水的浸泡中。通常来讲,电动汽车水浸泡,电池包密封不被破坏的话,有可能会导致绝缘阻抗的降低,这个影响不一定是即刻的,也可能是多次历经浸水、涉水的过程,总之是外界非正常环境加速了电池包电气性能的衰退。
绝缘阻值降低到一定的程度会引起整车的绝缘报警,如果恰好车辆处于停止状态,那么再次启动时,将无法启动;如果正处于行驶过程中,那么可能会进行限功率,并泊停下来;如果正处于充电状态,则可能会中断充电。
如果电池包密封得到破坏,同样也会引起安全报警,严重的还有导致高压短路,引发起火,爆炸;或是低压线路短路,造成冒烟,起火。
从实际的案例来看,2016年7月南京2辆大巴在浸水中火爆炸;2018年9月,深圳一辆电动乘用车在暴雨中行驶时发生起火事件;2012年美国FISKER电动汽车在飓风过后,浸泡海水后引起火(起火原因在12V电源)。
对于整车测试,TUV曾做过一系列的海水浸泡对比测试(浸水2小时后,观察28天),《Seawater Immersion Testing of xEVs》,利用不同的车辆,不同的气侯,不同的电池包气密状态来进行对比。所有气密性不好的车辆在浸水后其电气性能(电压、绝缘)在1个小时左右就严重衰退,气密性好的电池包电气性能也有所衰减,但很慢。发生起火的车辆原因在报告中没有给出。
这个系列的测试,非常好地证明了电动汽车在历经雨水/浸泡后可能出现的两个方面的问题:一是电气性能的衰退;一是起火爆炸的安全事故。
对于电池包测试,从中汽研与宁德时代的测试结果:
可以看出,气密性直接关系到电池包的安全(气密性的失效将导致高低压短路,进而引起起火爆炸),应该对电池包气密性提供相应的设计要求。特斯拉对于这点也持有相同的观点。
“Agreethat the goal should not be to prove tolerance to saltwater ingress, but ratherprove proper sealing performance-Tesla.”
部分测试如下:
无上盖测试;浸海水19秒后,高压回路短路,起火爆炸。
无上盖测试;浸海水13分钟24秒后,高压短路,起火爆炸。
无上盖;浸淡水,浸水期间无明显异常看到;低压回路短路。
模组;浸淡水,2.5小时后低压回路短路,低压线烧融冒烟。
从韩国进行的测试来看,先前进行的失败原因主要集中在绝缘失效进而导致短路,其结果汇总如下:
回头再来看文章开始的问题,该问题的实质是:气密防水(IP67等级以上)是电池包必需要满足的一个安全特性,应该通过实际的浸水试验来验证其是否满足,但浸水属于破坏性测试,不能对所有的产品进行下线测试。因此,采取了非破坏性的气密性检测方法,通过对“气密”的检测来间接验证防水性。
然而,这种间接的方案有时并不具有完全的一致性,即可能气密性过了,但实际上过不了浸水测试。此外,电池包出货后,经过运输,卸载,再整车装配等环节才正式投入使用,整车厂下线测试也需要进行气密性检测。最后,在整车运行了一段时间维保时,或排查故障原因时,也会进行气密性检测。因此,一个有效便捷的气密性检测十分必要。
气密性的基本测试思路:
(1)用工装将电池包的所有外接接口密封(平衡阀除外)
(2)将测试接头安装到平衡阀合适的位置,拧紧,再连接气管
(3)利用气密性测试设备进行测试
(4)根据测试参数的变化,判断气密性是否OK
(5)确认OK后,复原平衡阀位置。
整个过程最为重要的是5个参数,即,充气气压、充气时间;稳压气压、稳压时间;泄漏率(如小于100Pa,泄漏时间)。
然而,即使有一种气密性方法可以百分百能与实际浸水测试结果保持一致,在后期,在电池包随着车辆经历了机械应力,热应力,以及化学腐蚀等综合因素作用下,其气密性是否可以在规定年限内仍满足要求,也是尚不能论证的。所以,对气密性的测试往往在振动测试之后,这样可以利用综合测试的加速试验效果,将原来静态气密性辅以动态来间接表征,还是缺少科学的论证支撑,而且也无法做到全检。
气密性将在两个阶段对后期整车浸水产生风险:一是当前下线气密性测试无法完全保证与实际浸水效果一致,也就是说有不符合要求的PACK流出;二是气密性的可靠性尚无法给出,在经历一段时间后,将出现不同数量和程度的气密性失效。
交流与纠正,请发tangzimu@gmail.com,核对后及时更新。
 
 
分享到:
 
  • 公众号

    测试网微信公众号

  • 小程序

    测试网微信小程序

  • 手机站

    测试网手机站

  • 通讯录

    测试网通讯录

汽车测试网 Copyright © 众为传媒 沪ICP备11026917号