新能源汽車在迅速普及的同時也帶來一系列的安全問題，特別是電池安全，引起社會的廣泛關(guān)注。如果電池包防水性達(dá)不到要求，對其電氣安全、電池性能有著很強(qiáng)的破壞性。在暴雨、涉水場景中，電池包密封性若達(dá)不到要求，車輛可能將將無法啟動；如果正處于行駛過程中，那么可能會限制功率，發(fā)生非正常停車；如果正處于充電狀態(tài)，則可能會中斷充電。而嚴(yán)重的還會導(dǎo)致電池線路高壓短路引發(fā)起火，爆炸，或者低壓線路短路，造成冒煙，起火。

為了守住新能源汽車的安全“底線”，從2021年1月1日開始實施GB 18384-2020《電動汽車安全要求》、GB 38032-2020《電動客車安全要求》以及GB 38031-2020《電動汽車用動力蓄電池安全要求》，這三項強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步規(guī)范了新能源汽車所要達(dá)到的安全“底線”。但是，僅僅達(dá)到底線是不夠的，目前新能源汽車電池產(chǎn)品技術(shù)仍在發(fā)展之中，企業(yè)有責(zé)任保持更高標(biāo)準(zhǔn)的安全性能，如此才能真正在激烈的市場競爭中突圍。

一般來說，電池廠商和整車廠商對電池包都要求達(dá)到IP67等級及以上，這便對電池包防水性的技術(shù)有很高的要求。因此，電池包在設(shè)計之初就要考慮一項重要性能——電池氣密性，以達(dá)到能夠通過浸水實驗

一、影響電池包氣密性的因素

1.1碳素鋼鈑金箱體

一般而言，碳素鋼鈑金箱體采用鈑金沖壓成零部件后，直接進(jìn)行拼接，再進(jìn)行點(diǎn)焊成型。在焊接時，首先要控制焊接電流大小，防止焊穿或漏焊。

其次，在箱體焊接成型后，要進(jìn)行整形處理，特別是要求箱體密封面平整、無毛刺。再次，是要保持接插件安裝面的漆膜表面粗糙度。

1.2鋁合金型材箱體

采用“鋁型材擠壓成型＋攪拌摩擦焊＋冷金屬過渡（CMT）補(bǔ)焊”的工藝是目前比較通用的做法。具體控制要點(diǎn)如下：

首先須防止焊穿、偏縫、CMT漏焊。

其次，在進(jìn)行攪拌摩擦焊時，刀具與箱體底板接觸會產(chǎn)生大量熱量，引起箱體的變形，使得后期在進(jìn)行裝配時，箱蓋壓緊密封墊，密封墊局部受壓不均勻，從而形成不同的壓縮變形率。當(dāng)電池包內(nèi)外產(chǎn)生壓差時，會產(chǎn)生漏氣現(xiàn)象。為保證良好的焊接質(zhì)量，減少變形及焊接缺陷，攪拌摩擦焊的建議參數(shù)為1600～1800r/min，走速為800~1000mm/min。

再次是CMT補(bǔ)焊，當(dāng)攪拌摩擦焊下線后，一般要采用手工補(bǔ)焊的方式進(jìn)行加焊，在可能漏氣或者焊接不良的位置適當(dāng)滿焊，特別是在箱體密封面邊框結(jié)合部位，此部位一般厚度為2mm。由于鋁合金材質(zhì)本身的特性，焊接電流過小時熔焊深度不夠，容易產(chǎn)生虛焊；焊接電流過大時，薄板位置又容易產(chǎn)生開裂和穿焊。

為了保證焊接強(qiáng)度，往往需要在接縫處堆焊，高度一般≤2.5mm。然而，堆高的焊縫會在焊縫與法蘭面之間產(chǎn)生不規(guī)則角度及縫隙。在裝配環(huán)節(jié)，當(dāng)箱蓋壓縮密封墊時，密封墊會受到不同的擠壓應(yīng)力，需要對焊縫進(jìn)行打磨處理，形成較佳圓弧過渡形狀。在裝配時，密封墊受力變形，可將焊縫周邊位置進(jìn)行填充，起到良好的密封效果。裝配示意圖如圖2和圖3所示。

密封墊壓緊前的裝配示意圖

密封墊壓緊前的裝配示意圖

另外，除了要調(diào)整好攪拌摩擦焊的工藝參數(shù)外，還要制作精良的焊裝夾具，以減小焊接變形，降低焊接缺陷的產(chǎn)生。

1.3鋁壓鑄箱體

鋁壓鑄箱體可以一體成型，改善要點(diǎn)主要針對合金材質(zhì)，防止有“砂眼”、夾渣等制造缺陷。此外，鋁壓鑄箱體對密封條安裝面的平面度和精度要求較高，需要對安裝平面進(jìn)行精加工處理。鋁壓鑄箱體一般適用于小型電池包。當(dāng)電池箱尺寸較大時，可以增加拼焊工藝來彌補(bǔ)。這類箱體可以很好地滿足IP67標(biāo)準(zhǔn)要求，但鑄造箱體受模具及工藝條件和自身質(zhì)量等因素的限制，對于大型電池包，需從輕量化及工藝實現(xiàn)的角度去具體考量。

1.4密封墊

密封墊對整包的氣密性起決定性作用，材質(zhì)要具備阻燃性能，并符合汽車行業(yè)禁用物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)要求，同時要避免永久變形。密封墊材料可使用硅膠泡棉。在設(shè)計時需要綜合考慮壓縮率與永久變形率的關(guān)系。選用合適的壓縮率的同時，密封墊的寬度要盡可能的覆蓋住整個箱體密封面。

1.5電池箱蓋

根據(jù)不同的制造成型工藝，電池箱蓋產(chǎn)品的韌性及強(qiáng)度差別很大。在電池包封蓋安裝時，容易造成受力不均而開裂，從而影響電池包的氣密性。在改善設(shè)計時，需要根據(jù)電池包的使用環(huán)境和具體要求進(jìn)行匹配。例如：SMC電池箱蓋可以增大箱蓋法蘭邊與立面的圓角半徑，優(yōu)化纖維分布位置，以降低開裂風(fēng)險。

1.6電氣接插件

電氣接插件的質(zhì)量優(yōu)劣與電池包氣密性的關(guān)系較為密切。電氣接插件的改善要點(diǎn)主要是接插件自身的密封性，特別是插針位置要有密封設(shè)計，接插件安裝面的平面度、O型密封圈的永久變形性等方面，這些因素都會直接或間接影響電池包的氣密性。

1.7防爆透氣閥

防爆透氣閥作為電池包的安全部件，具有內(nèi)部排氣和外部密封的雙重作用。其氣密性要求與電氣接插件類似，但要求防爆透氣閥的使用壽命應(yīng)滿足電池包的整個生命周期。因此，在設(shè)計改善時，除充分考慮其密封性外，對使用壽命也有較高的要求。

二、電池Pack包一體化氣密性檢測方案

在檢測電池包氣密性的過程中，需要關(guān)注到5個重要參數(shù)：充氣氣壓、充氣時間、穩(wěn)壓氣壓、穩(wěn)壓時間、泄漏率（如小于100Pa即使用泄漏時間）。

鋰電池Pack包待測部分如下圖所示

一是直冷板/液冷板管件氣密性檢測，

液冷板測試壓力250-400KPa，直冷板測試壓力1-2MPA。

二是鋰電池包體氣密性檢測，

檢測托盤框體與上蓋組裝后氣密性，鋰電池包體整包測試壓力0-10Kpa

直冷板/液冷板氣密性檢測時需要高壓檢測，電池包體需要低壓檢測，以往的檢測方案要配備高低壓兩套不同量程的氣密性檢測設(shè)備，分別對直冷板/液冷板、電池包整體進(jìn)行測試，設(shè)備成本與管理成本成倍增加；且以前的技術(shù)，加壓充氣慢，效率相對低下。創(chuàng)新解決方案如海瑞思推出的鋰電池Pack包一體化氣密性檢測系統(tǒng)，如下圖所示，系統(tǒng)構(gòu)成為加壓氣泵+一體化氣密性檢測儀+快速連接器。測試量程0-2MPA，集成了高低壓檢測功能，可滿足直冷板/液冷板管件和電池包整體的測試壓力需求，一臺設(shè)備即可輕松應(yīng)對整個電池Pack包的氣密性檢測。

電池包氣密性檢測試驗通過，僅僅只是優(yōu)選步。因為氣密性結(jié)果能夠與電池包浸水試驗結(jié)果保持一致，不過這都是出廠前的情況下。而在后期車輛的使用過程中，會面對各種復(fù)雜的環(huán)境，會存在機(jī)械外力、溫度變化、化學(xué)腐蝕等因素，因此電池包的每一部分結(jié)構(gòu)的制造，在選材和工藝上都有嚴(yán)格要求。