浅析电动汽车电池PACK液冷系统性能与测试

来源:海马汽车有限公司

1.前言随着用户对电动汽车的要求提高,主机厂对动力电池系统的功率性和快充性能的要求越来越高,随之而来就是对电池PACK系统冷却设计要求的提高,而因承担动力电池重要作用,液冷系统的性能越来越受到关注。对于液冷系统,国家和各大主机厂都在积极探索,并都有各自的方法标准和技术要求。虽然有所不同,但大体上是从温室下密封性能、低温密封性能、静压强度性能、耐高温性能、压力循环性能、振动性能、内部腐蚀性能、爆破性能、耐候性能等方面做出具体要求,本作者针对液冷系统性能进行简单介绍,以供参考。

2.温室下密封性能液冷系统本身要具备密封性能,业内普片采用湿检与干检进行测试。其中湿检要求1min中内不允许出现肉眼可见气泡;干检时泄露量不大于1ml/min。湿检:在湿式密封性试验台上,向沉没在水槽内的液冷系统,内部通以200kPa的压缩空气,保压时间60s。干检:在干式密封性试验台上,向散热器内部通以200kPa的压缩空气,保压时间为180s。按式(1)换算为渗漏量;式中:F--渗漏量,cm3/min;V--液冷总成的总容积,cm3;∆p/∆T--压力损失,Pa/s。当上述两种方法检测结论不一致时,优先采用湿检。

3.低温密封性能因我国国土辽阔,南北温差大,东北极寒等自然情况,液冷系统必须验证低温密封性能。具体可采用以下方法:将液冷总成内部注入冰点为-45℃的防冻液,将其按实车状态放置于-40℃的低温箱里,10h后取出。要求在10min内完成放掉冷却液,然后再湿式密封性试验台上,向沉没在水槽内的液冷系统内部通以50kPa±10kPa的压缩空气,保压60s,试验过程中不允许有肉眼可见的气泡。

4.静压强度性能将液冷总成(集流体和口琴管)内部通以压力为200kPa的水或压缩空气,保压1h,重复3次,零件的变形小于0.5mm。

5.耐高温性能试验将液冷系统内部通以50%的乙二醇和50%的水(体积比),并施以150kpa的压力,在的环境温度下进行200h耐高温试验,介质温度为130℃±5℃,试验后按2的规定进行密封性检测。

6.压力循环性能压力循环性能检测在专用试验装置上进行。将液冷系统置于常温环境中,内部通以液冷系统内部通以50%的乙二醇和50%的水(体积比),并施以150kpa的压力,在40℃-70℃的环境温度下进行200h耐髙温试验,介质温度为130℃±5℃,试验后按2的规定进行密封性检测。压力循环性能试验条件见表1。7.振动性能振动性能试验在振动试验台上进行。试验时,将液冷系统内部注满常温水后密封,按实际使用时对液冷系统的安装方式,将液冷系统固定在试验台上,进行振动性能试验。加速传感器固定在振动试验台的底面上面。该试验台能实现正弦波振动。频率、加速度和振动方向按表2规定。试验后按2的规定进行密封性检测。8.内部腐蚀性能液冷系统内部腐蚀性试验在专用试验装置上进行。混合溶液温度:90℃±2℃混合溶液流量:1.3L/a~15L/s。试验以90℃±2℃要求的温度和1.3L/a~15L/s要求的流量运行76h,停机静制8h为一个循环,停机期间进行溶液PH值检査和补救,共计14个循环;溶液检査分为PH值和外观检査,试验过程中不允许出现±1以上的PH值变化,溶液外观不允许出现浑浊和沉淀。混合溶液由40%防冻液和60%ASTM溶液组成(体积比)。防冻液型号:45%的乙二醇防冻液;冻结温度:-30℃ASTM溶液:由1L蒸馏水与148mg的硫酸钠、165mg的氧化钠和138mg的碳酸氢钠配置。试验后按2的规定进行密封性检测。

9.爆破性能爆破性能试验在爆破试验机上进行。试验时,将液冷系统内部通入压缩空气,按0.5bar速率加压至3.5bar(应无泄漏),继续0.5bar速率加压至失效,每次加压保压60s,记录失效压力及位置,爆破压力应不小于8bar。

10.结束语除了以上性能外,依据材料要求还有拉伸强度、屈服强度、外部腐蚀性、压降测试等。这些要求综合是为了保证液冷系统密封性能,即保证对电池PACK的冷却性能,又不会再突发情况下因漏液而危及电池PACK。本文对液冷系统性能验证及开发具有指导意义。

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