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电动汽车增加了泄漏检测的问题

如今,具有替代驱动系统的汽车产量快速且出人意料地增长,这给汽车制造商及其制造合作伙伴带来了广泛的泄漏检测挑战,以确保汽车质量。

例如,为纯电动汽车 (BEV) 和插电式混合动力汽车 (PHEV) 制造的牵引电池系统必须防水和防潮,否则会缩短电池寿命或引发火灾。燃料电池电动汽车 (FCEV) 也有独特的泄漏测试要求,尤其是对氢气罐、燃料电池和驱动其电动机的电池。

INFICON 为制造和质量控制工程师发布了一份长达 50 页的全面的电动和燃料电池汽车泄漏测试指南。该指南讨论了各种应用的泄漏检测方法,包括电池、电池外壳、电动机、电动机冷却电路、燃料电池和氢气罐。还包括电子元件、控制模块和 ADAS 传感器。

电动汽车安全问题随着销售而增长

电动化的不仅仅是乘用车。麦肯锡公司和世界经济论坛最近的一项调查显示,商用车从内燃机转向电力驱动系统的重大转变。随着电动汽车产量的增加,质量问题也会成倍增加。

可靠的泄漏测试在整个生产过程中至关重要。 EV 电池、电池组、电池冷却电路、电动机和其他为 EV 应用而修改的系统都需要进行泄漏测试,以确保质量和安全性。泄漏测试确保电池电解液在电池生产的每个阶段都不会泄漏或与水接触。确保电池模块和电池组外壳的完整性也很重要。为什么?电池电解液高度易燃,可能导致车辆起火。

还需要考虑在运输到 OEM 装配厂时对电池的损坏。单个电池的“热失控”会导致电解液燃烧达到高达 1,100°C (2,012°F) 的温度。

电池单元的泄漏测试方法

如今,汽车制造商希望锂离子电池的使用寿命长达 10 年或更长时间。为了延长电池寿命,棱柱形和圆柱形电池的泄漏率必须在 10-6 到 10-8 mbar-l/s 的范围内。软包电池需要测试大泄漏或所谓的严重泄漏,以及极小的“毛细管”泄漏。

基于质谱仪技术的新型泄漏检测系统现在能够捕获泄漏量比以前小 1,000 倍。例如,INFICON ELT3000 测试设备可以识别直径仅为几微米的泄漏。 INFICON 还开发了一种旨在防止损坏软包电池的柔性测试室,以支持软包电池的真空测试。

电池组外壳泄漏测试

电池组外壳需要特定的泄漏检测要求,因为它们可以保护电池模块和电池不受水的影响。根据它们所处的位置,外壳必须满足 IP67 或 IP69K 防护等级要求。锂离子电池、电源控制单元、电动机和电子模块等电气元件的外壳通常按照 IP67 设计。 (IP67测试要求组件在1m深的水中浸泡30分钟后才能完全发挥作用。)

在生产线上测试组件的最快和最准确的方法是在真空室中测试氦示踪气体。测试组装和未组装外壳的另一种选择是累积测试,它需要更长的循环时间。

如果制造商想要测试已组装电池组上垫圈或密封件的完整性,则不能选择真空测试。此类测试的压差可能会损坏垫圈或损坏已安装的电容器。作为替代方案,建议对电池组和组装外壳进行基于微量气体的“嗅探器”泄漏检测。

FCEV 及其组件

使用氢技术的 FCEV 的泄漏测试不仅对于它们的氢罐,而且对于为其电动机供电的燃料电池和电池组也是必不可少的。 FCEV 和 BEV 共享许多具有类似泄漏检测要求的组件。两者都由锂离子电池驱动的电动机驱动,尽管 FCEV 电池更小,存储容量更少。

然而,FCEV 会产生自己的电能和燃料电池组;高低温冷却回路;和氢气罐、管线和再循环系统都必须进行泄漏测试。

传感器和电动马达

无论是 BEV 还是 FCEV,车辆的传感器、控制模块和电动马达都需要某种形式的泄漏测试。水是每辆汽车电子元件的主要敌人。因此,防水和防潮至关重要,尤其是对于自动驾驶或高级驾驶员自动驾驶系统 (ADAS)。

车辆传感器通常通过不太敏感、强烈依赖温度的压力衰减测试进行测试。然而,ADAS 制造商遵循的零缺陷策略比每百万个案例中容忍 3.4 个错误的六西格码方法可靠 1,000 倍。用于雷达和 LiDAR 技术的传感器不仅必须是防水的,还必须是气密的——完全隔绝湿气。

根据 INFICON 提供的信息进行编辑。

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