動力電池箱體密封結構設計
發(fā)布時間：02/17 —— 2023
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動力蓄電池包作為電動汽車的動力源，電池包的安全性直接影響到整車的安全。尤其是裝配在底盤下方的電池包，應至少滿足電池箱體防塵防水IP67等級的要求，才能保證電池包的防水密封性能。本文即從電池包的防水要求出發(fā)，探討電池箱體密封性的具體設計方案。電動汽車用電池包密封結構設計主要是機械密封設計，重點需要考慮以下幾個關鍵部位：電池包上箱體和下箱體的密封面很大，其密封性效果的好壞對于整個電池包的密封性影響很大。通常，電池包上箱體與下箱體會采用折彎翻邊加密封墊設計，同時，密封墊螺栓孔壓在電池箱下箱體翻邊鉚接螺母上，通過緊固螺栓使上、下箱體翻邊與密封墊充分壓實耦合，從而保證電池箱IP67的防塵防水等級。值得注意的是，電池包上箱體和下箱體要有足夠的密封接觸面邊距，B1≥20mm，B2≥6mm，才能有效地保證密封接觸面良好。為了保證電池包下箱體翻邊的平面度，減少翻邊處的密封風險，電池包上箱體和下箱體翻邊安裝螺母可以采用帶凸臺的拉鉚螺母進行固定，從而減少采用焊接螺母方式引起下箱體翻邊局部過熱而變形，提高此處的密封性設計。在電池包設計過程中，考慮到密封性能、使用環(huán)境溫度、成本、可維護性、耐腐蝕等因素，大多密封墊會選用較常見的發(fā)泡型(泡棉類)密封墊。這種發(fā)泡類材料設計的密封結構可以稱之為壓縮密封，其是通過使密封墊形成適當?shù)念A壓縮量，借助于材料的反彈力壓緊密封面而起到密封作用。在電池包壓縮密封的設計過程中，密封墊的壓縮率是一個非常重量的設計參數(shù)。若密封墊壓縮量過小，就會引起泄漏；壓縮量過大，則會導致密封橡膠應力松馳，甚至破壞而引起泄漏。在選取密封墊的壓縮率時，應重點從如下兩個方面考慮：這兩個方面之間存在著矛盾，壓縮率大可以獲得大的接觸壓力，但是過大的壓縮率無疑會更加容易造成永久變形，從而減小密封墊的使用壽命。而壓縮率過小則可能由于密封墊高壓誤差和電池包密封面高度差和電池包密封面高度誤差不符合要求，消失部分壓縮量而引起泄漏。如果在電池包下箱體翻邊上單用一層密封墊進行密封結構設計，則密封墊容易永久變形，經(jīng)不起反復拆裝，可以考慮設計成密封墊固定孔處加帶凸臺的拉鉚螺母，上下箱體用螺栓通過此帶凸臺的拉鉚螺母固定在一起。在選用密封墊時，除了需考慮密封墊的壓縮率外，還需考慮密封墊的黏結力、防水性能、高低溫性能、防火阻燃性能、還有比較重要的長久使用的可靠性能，這樣才能保證電池包上箱體與下箱體處連接界面密封安全性。在電池包密封性設計中，大多電池汽車用電池包的高低壓連接器與電池箱體的安裝螺母采用普通點焊螺母的方式，安裝界面密封失效率也是很高的，故高低壓連接器與電池箱體固定處的密封性需重點考慮，對電池箱體壁的平面度要求會很高。為了保證高低壓連接器與電池箱體固定處的密封性，其固定點的螺母可以采用盲孔碰焊螺母，并把其法蘭面直接碰焊到電池箱體壁上，可以保證接插件碰焊螺母與電池箱下箱體壁孔完全融合成一個整體，從而有效保證此處的密封等級及提高接插件處固定螺母與下箱體生產(chǎn)的合格率。電動汽車電池包在長期的使用過程中，由于溫度、海拔等因素的變化，會出現(xiàn)內(nèi)外的壓力差，而密封辦面能承受的壓力是一定的，一旦內(nèi)外壓力差超過界限值，密封界面就會失效，進而導致IP67防護失效。為了解決這一問題，在電池包上，一般都需要安裝有氣壓平衡部件，如透氣閥或防爆閥。如果氣壓平衡部件與電池箱體的密封設計不好的話，也很容易成為整個電池包密封失效地位置。電池箱上箱體透氣閥的固定螺母采用帶凸臺的點焊螺母方式，透氣閥的固定螺母焊接到電池箱上箱體后，螺母焊接面與電池箱上箱體接觸齊平，有效保證透氣閥的固定螺母與上箱體壁的耦合到位，從而保證此處的密封性。綜上，電動汽車用電池包密封結構設計對電池包的安全性至關重要，故在進行電池包密封性結構設計時，建議采用可靠的且驗證過的密封方案設計。選用的密封性材料及方案，不僅只考慮密封墊的壓縮率，還要考慮密封性材料及方案的工作環(huán)境、耐腐蝕油污、防水性能、高低溫性能、防火阻燃性能、成本、可反復拆裝、還有比較重要的長久使用的可靠性能等，這樣才會設計出一個好的電池包密封方案，從而保證電動汽車產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。
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