由于電池包在電動汽車中的安裝位置較低，并且暴露在相對開放的空間中，容易遭受雨雪天氣的侵襲，特別是在汽車泡水的情況下，必須承受一定的水壓，因此對密封條的防水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了更大的要求。一旦電池包進(jìn)水，就有爆炸燒毀的危險(xiǎn)了！
動力電池包外殼的防水等級一般會按照IP67（水深1m，30min浸沒）或者IP68（水深1米，24h浸沒）設(shè)計(jì)要求開發(fā)，才能保證電池包密封防水，電池組不會因?yàn)檫M(jìn)水而短路。因此對電池包的密封防水就格外重要，直接關(guān)系到電池包設(shè)計(jì)的成敗。本文從電池組的防水要求出發(fā)，探討了電池包密封的具體設(shè)計(jì)方案。
一、電池包的絕緣與防水性能要求
電動汽車電池包的密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是機(jī)械密封設(shè)計(jì)，眾所周知電池包箱蓋主要功能為：防塵防水，確保密封性。
2、電池包密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1、上/下箱體密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
電池的包上/下箱體的面都很大，密封效果對整個(gè)電池組的密封性能影響很大。一般電池組的上/下箱體都會采用彎曲翻邊和密封墊的設(shè)計(jì)。同時(shí)將密封墊的螺栓孔壓在電池包下箱體的翻邊鉚接螺母上(圖1)，上下翻邊與密封墊通過緊固螺栓充分壓緊耦合，保證了電池盒IP67的防塵防水等級。
圖1 電池包上下箱體連接界面密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
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（如圖 2 所示），B 1 ≥ 20mm，B 2 ≥ 6mm，才能有效地保證密封接觸面良好。
緊固螺栓孔距A需要根據(jù)螺栓規(guī)格，壓縮比，法蘭面厚度確定，一般在70-100mm，以平衡生產(chǎn)效率和密封可靠性。
在電池組的設(shè)計(jì)過程中，考慮到密封性能、使用環(huán)境溫度、成本、可維護(hù)性、耐腐蝕性等因素，大部分墊片都會選擇較為常見的泡沫墊片。這種發(fā)泡材料設(shè)計(jì)的密封結(jié)構(gòu)可以稱為壓縮密封，通過使密封墊形成適當(dāng)?shù)念A(yù)壓縮量，利用材料的反彈力將蓋子壓緊，起到密封作用。
在電池組壓縮密封的設(shè)計(jì)過程中，墊片的壓縮比是一個(gè)非常重要的設(shè)計(jì)參數(shù)。如果墊片壓縮過小，會造成泄漏；如果壓縮過大，密封橡膠的應(yīng)力會松弛，甚至損壞造成泄漏，同時(shí)很容易永久變形。壓縮比ε通常由以下公式表示:
h0 為密封墊自由狀態(tài)下的截面高度，單位為 mm；h1 為密封墊壓縮后的電池包上下箱體密封面平面的高度，單位為 mm。在選取密封墊的壓縮率時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)從如下兩個(gè)方面考慮：
1）要有足夠的密封接觸面積；
2）盡量避免永久變形。
如果在電池包下箱體翻邊上單用一層密封墊進(jìn)行密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，則密封墊容易永久變形，經(jīng)不起反復(fù)拆裝，可以考慮設(shè)計(jì)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的，例如密封墊的高度設(shè)計(jì)為 5mm，拉鉚螺母的凸臺高度設(shè)計(jì)為2.5mm，因此密封墊的最大壓縮率是
ε=（5-2.5）/5x100%=50%
在密封設(shè)計(jì)中，橡膠的相對變形量一般取ε=20%~60%為宜。
為了保證電池包的密封可靠性，一般密封墊的變形量要大于 30%，小于60%；密封界面壓力大于 3kPa。在選用密封墊時(shí)，除了需考慮密封墊的壓縮率外，還需考慮密封墊的黏結(jié)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。
2、高/低壓連接器與電池包的密封設(shè)計(jì)
面密封設(shè)計(jì)在電池包密封性設(shè)計(jì)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(diǎn)焊螺母的方式。
圖3 電池包高低壓連接器固定區(qū)域結(jié)構(gòu)圖
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(diǎn)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(gè)整體，如圖 3所示，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。
3、排氣閥/防爆閥與電池包的密封設(shè)計(jì)
表面密封設(shè)計(jì)在電動車電池組的長期使用中，由于溫度、海拔等因素的變化，會產(chǎn)生內(nèi)外壓差，密封面所能承受的壓力是一定的。一旦內(nèi)外壓差超過極限值，密封接口就會失效，導(dǎo)致IP67防護(hù)失效。為了解決這個(gè)問題，通常在電池組上安裝氣壓平衡部件，如排氣閥或防爆閥。
壓力平衡閥功能
1)平衡氣壓：平衡Pack內(nèi)外氣壓， 確保在溫度和海拔變化時(shí)Pack內(nèi)外壓差不超過其耐壓能力， 保證Pack密封不失效， 并具有防水功能；
2）防爆功能： 當(dāng)電芯異常，箱體內(nèi)氣壓急劇上升并超過一定限值時(shí)爆破，快速釋放箱體內(nèi)氣體從而保證電芯產(chǎn)氣能有效、受控的排出Pack之外；
如果氣壓平衡組件與電池殼之間的密封設(shè)計(jì)不好，很容易成為整個(gè)電池組密封失效的位置。上電池包排氣閥固定螺母采用帶平臺的點(diǎn)焊螺母。排氣閥固定螺母焊接到上電池盒后，螺母的焊接面與上電池包齊平，有效保證了排氣閥固定螺釘與上盒壁的耦合，從而保證了此處的密封性。
4、電池包密封性能測試
（1）密封性測試：振動測試后仍然需要滿足密封性能要求
（2）壓差法：充入15 kPa壓縮空氣（模擬高原環(huán)境），保壓10分鐘，壓降≤5%。
（3）IP67驗(yàn)證：浸水深度1 m，持續(xù)30分鐘，內(nèi)部無水滴滲入。
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