CN113804373B - 一种电池包气密性检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电池包气密性检测方法，属于气密性检测技术领域，该方法包括通过平衡阀向待测电池包充气的充气阶段，充气阶段包括：若干个充气循环，每个充气循环包括：充气时间、停止稳定时间和检测时间；其中，充气时间中，以设定充气压力进行充气，所述设定充气压力大于目标压力，小于或等于平衡阀耐受压力；停止稳定时间中，停止充气；检测时间中，对待测电池包内的气压进行检测，用以解决现有技术中存在的动力电池包气密性检测效率低、可靠性差的问题。

Description

一种电池包气密性检测方法

技术领域

本发明涉及一种电池包气密性检测方法，属于气密性检测技术领域。

背景技术

随着新能源汽车的发展，动力电池系统的防护能力要求越来越高，电池包的密封性为其重要的性能指标，在电动汽车生产过程中需要对装配完成的电池包进行气密性检测，或对市场上使用一段时间的电池包进行气密性检测，防止电池包因漏气渗水发生短路故障。

目前常用的气密性检测方法有压降检测法、气泡法、差压检测法。压降检测法，在被测电池包泄漏率较小时，短时间内的压力下降很小，对压力传感器的检测精度要求很高，但是压力传感器很难同时满足大量程(电池包额定检测气压)、高精度(电池包微小的压力变化)的检测要求。由于电池包在汽车上的安装空间和安装位置限制，气泡法不适合在电动汽车上使用。目前常用的汽车动力电池气密性检测方法是差压式检漏法。差压式检漏法是将气体同时充入被测件(电池包)与基准件内，然后在一定时间内比较两者之间的差压，进而判断出被测件是否有泄漏。

而汽车用动力电池电池包体积较大，单个电池包体积一般20L至100L，为提高电池系统能量密度电池包壳体较薄强度较低，一般在气密性检测时适用4kPa以下的气压。目前的差压检测仪是通过气动截止阀、高精度调压阀来控制被测件(电池包)和标准罐的进气量和进气压力。向电池包内充气的方式一般有两种，一种是在箱体上钻一个螺纹孔，通过螺纹方式安装充气接头，充气速度快。但是需在箱体上多开一个孔，增加了加工成本，并且在充气检测合格后需要用螺栓进行二次封装，操作麻烦且封装不良有密封不合格风险。另一种是用连接器和电池包上的平衡阀(又叫防爆阀、呼吸阀、防水透气阀)连通，通过平衡阀内的透气不透水的半透膜进行充气。但是，由于现有技术中通常根据气密性检测时适用的气压(例如4kPa)对电池包进行充气，半透膜的透气率随压差降低而降低，在充气压力较低时充气速度非常慢。尤其是返工车、市场上等已运营一段时间的车，其电池包平衡阀受到灰尘影响，实际透气率小于额定透气率，低压力气体较难充进电池包，电池包在较短时间内无法充满，可能误判电池包气密性不合格。

所以，目前检测电池包这种大容积、低气压的密封罐体，在利用差压式检漏法对电池包进行气密性检测时，由于充气过程速度慢、效率低，导致气密性检测过程容易误判、检测可靠性低。

发明内容

本发明的目的是提供一种电池包气密性检测方法，以解决现有技术中存在的动力电池包气密性检测效率低、可靠性差的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：本发明提供了一种电池包气密性检测方法，包括通过平衡阀向待测电池包充气的充气阶段，所述充气阶段包括：若干个充气循环，每个充气循环包括：充气时间、停止稳定时间和检测时间；

其中，充气时间中，以设定充气压力进行充气，所述设定充气压力大于目标压力，小于或等于平衡阀耐受压力；

停止稳定时间中，停止充气；

检测时间中，对待测电池包内的气压进行检测。

本发明中通过在对电池包进行充气的过程中，将充气阶段设置若干个充气循环，每个而充气循环包括对应的充气时间、停止稳定时间和检测时间，同时采用大于目标压力，小于或等于平衡阀耐受压力的设定充气压力进行该充气过程，从而利用该种“循环式”、“间歇式”的充气方式，不仅能够在一定程度上吹落平衡阀内的灰尘，提升透气率，而且还在充气过程中适当加压，使得透气率显著上升，提升了充气速率。

根据检测到的待测电池包内的气压，调节下一个充气循环中充气时间、停止稳定时间和/或检测时间的长短。

进一步的，所述检测到的待测电池包内的气压越靠近目标压力，控制充气时间越短、停止稳定时间越长和/或检测时间越长。

进一步的，所述充气时间为10秒，所述停止稳定时间为2秒，所述检测时间为1秒。

进一步的，当所述待测电池包内的气压值达到目标压力的0.8倍时，缩短充气时间至5秒，停止稳定时间和检测时间不变。

进一步的，当所述待测电池包内的气压值达到目标压力的0.9倍时，缩短充气时间至2秒，并延长停止稳定时间至3秒，延长检测时间至2秒。

进一步的，还每个充气循环过程中，还包括是否达到充气总时间的判定：如果达到所述充气总时间时，所述待测电池包内的气压小于气压阈值，则判定电池包存在漏气问题。

附图说明

图1是本发明气密性检测方法实施例中的检测仪结构示意图；

图2是本发明气密性检测方法实施例中的气密性检测方法流程图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

现有利用差压式检漏法对电动汽车动力电池包进行气密性检测的过程，主要包括充气、稳压、检测、排气这几个阶段。而现有的电池系统，为了提高电池系统能量密度，通常电池包壳体较薄强度较低，一般在气密性检测时适用4kPa以下的气压，因而，对于现有的气密性检测过程，通常使电池包在设定气压(例如4kPa)下进行气密性检测，在对电池包进行充气时，根据该设定气压(例如4kPa)对电池包进行充气。而现有对电池包进行充气时，通常是通过平衡阀中的半透膜进行充气，半透膜的透气率随压差降低而降低，在充气压力较低时充气速度非常慢。导致充气过程较为缓慢，尤其是遇到反工车、或者是已经运行一段时间的车辆上的电池包，其平衡阀受灰尘影响，实际透气率小于额定透气率，低压力气体更加难以充进电池包，这样就可能在充气阶段就误判电池包气密性不合格。

因此，本实施例中，为了提升电池包气密性检测过程的可靠性，需要实现对电池包进行快速、安全的充气过程，这样，在对电池包进行气密性检测时，就能够避免因充气过程对电池包气密性的误判断。

本实施例中，主要是对电池包气密性检测过程中的充气阶段进行改进，提出了一种自适应的充气控制方法，根据电池包平衡阀(又叫防爆阀、呼吸阀、防水透气阀)内的透气不透水的半透膜的耐受压力值，设置的充气压力大于电池包内气压阈值(气密性检测充气阶段结束被测容器内需要达到的气压数值，在这个气压情况下进行气压稳定，并进行泄露检测)，并通过“间歇”式的充气方式，从而使得电池包内的气压值能够快速、安全地达到该气压阈值。

具体的，以对一个防护等级为IP67的电池包的气密性检测过程为例，对本实施例中的电池包气密性检测方法进行详细说明。

本实施例中，以如图1所示的电池包气密性检测仪对电池包气密性检测的过程为例。该电池包气密性检测仪至少包括：气源、调压阀F3、气动阀截止阀F4、气动截止阀F5、气动截止阀F6、电磁阀F7、电磁阀F8、电磁阀F9和控制器等。气源(例如0.2Mpa至1.0Mpa的工业气源)通过调压阀F3连接被测电池包和标准电池包，以向其充入气体。调压阀F3能够调节气源的充气压力，本实施例中，可以将该调压阀采用手动调压阀，调节设定的压力值进行充气，在调压阀出口设置直压传感器，从而检测充入气体的压力信息，当然也可以直接采用带有仪表显示的调压阀。

在调压阀F3和向被测电池包、标准电池包充气的气路上，设置有气动截止阀F4，通过电磁阀F7控制气动截止阀F7开启，进入充气阶段。在被测电池包和标准电池包之间的气路上还依次设置有气动截止阀F5、电磁阀F9和气动截止阀F6，气动截止阀F5、气动截止阀F6由电磁阀F8控制，电磁阀F8控制气动截止阀F5、气动截止阀F6开启后，可形成被测电池包和标准电池包在之间的通路，从而在测试结束后，通过控制气动截止阀F5、气动截止阀F6和电磁阀F9开启后，待测电池包和标准电池包中的气体能够通过电磁阀F9排出。

还设置有检测被测电池包和标准电池包内的气压的气压传感器，本实施例中，该气压传感器采用直压传感器。还包括测试被测电池包和标准电池包之间的压差的压差传感器。

本实施例中，该电池包气密性检测仪设置有控制器，该控制器采样连接检测被测电池包和标准电池包内的气压的气压传感器和压差传感器。同时，还控制连接电磁阀F7、电磁阀F8和电池阀F9，从而实现各个不同模式下的切换过程和检测过程。

例如，本实施例中，气密性检测仪在对电池包进行充气、稳压、检测、排气这几个阶段，不同阶段对应相同或不同的控制模式，控制模式包括以下几种：

充气模式：控制器控制电磁阀F7、电磁阀F8动作，从而分别控制气动截止阀F4、气动截止阀F5和气动截止阀F6导通，从而向被测电池包和标准电池包充入气体。在控制停止充气，进入停止稳定状态时，控制电磁阀F7停止动作，使气动截止阀F4关闭，该气密性检测仪停止向被测电池包和标准电池包充气。

稳压模式(或停止稳定模式)：控制器控制电磁阀F7停止动作，使气动截止阀F4关闭，进入稳压阶段。

检测模式：控制器控制电磁阀F8停止动作，使得气动截止阀F5和气动截止阀F6关闭。

排气模式：控制器控制电磁阀F8和电磁阀F9动作，电磁阀F8控制气动截止阀F5和气动截止阀F6开启，容器内气体分别经过气动截止阀F5和气动截止阀F9后通过电磁阀F6排出。一定时间后，排气结束，控制器控制电磁阀F8和电磁阀F9停止动作，电磁阀F8控制气动截止阀F5和气动截止阀F6关闭。

上述给出的电池包气密性检测仪的设置形式，只是一种应用示例，但是本发明并不局限于该种设置的气密性检测仪，本发明中的电池包气密性检测仪可以应用于多种变形的检测仪结构上，其共性为都能够通过对应的调压阀，调节充气压力，以及能够通过控制器控制相应的阀门结构以实现“间歇”充气的方式。

本实施例中，根据被测电池包(例如一个防护等级为IP67的电池包)的参数需要，在利用检测仪进行气密性检测的各个阶段之前，首先需要在控制器上设定气密性检测的各项参数：例如，充气总时间200秒、气压阈值(目标压力)4kpa、气压阈值上限4.5kPa、气压阈值下限3.5kPa、稳压时间60秒、稳压压力值上限4.5kPa、稳压压力值下限3.5kPa、检测时间60秒、泄漏压力值上限50Pa、泄漏压力值下限-50Pa、排气时间20秒。充气总时间是完成整个充气阶段的所需要的最长时间；如果充气总时间未到而检测到的容器内气压低于了充气压力值，则继续充气；如果充气总时间结束仍然没有充满，则判断被测电池包有明显漏气问题或检测气路有明显漏气问题，报警并结束充气。

由于一个完整的气密性检测过程通常包括参数设定、充气、稳压、检测、排气共5个阶段，本发明的方法主要涉及对充气阶段的改进，因而，其他过程由于属于现有技术，故不再详细说明。

根据平衡阀(含半透膜)的耐受压力设定调压阀压力值，即充气压力，需小于平衡阀的耐受压力，电池包平衡阀的耐受压力一般为20kPa。本实施例中，例如设定调压阀压力值为15kPa，使得该检测仪以15kPa的充气压力向电池包进行充气。

本实施例中，该充气过程包括多个循环式的充气过程。具体的，如图2所示，每个充气循环至少包括：充气时间、停止稳定时间和检测时间。每个循环包括几种实现形式：

第1种实现形式，各个充气循环中充气时间、停止稳定时间和检测时间都是相同的：

具体的，在充气时间中，例如设定充气时间为10秒，以15kPa的充气压力向电池包进行充气；

在停止稳定时间中，例如设定停止稳定时间为2秒，则停止充气并稳定2秒钟；

在检测时间中，例如设定检测时间为1秒，利用气压传感器检测电池包和标准罐内的气压值，并将该气压值送入控制器。

控制器在每个充气循环过程中，根据获取的气压传感器检测的气压值，对该气压值与目标压力(气压阈值)的大小关系进行判定：如果该气压值未达到设定的目标压力(气压阈值)时，则控制器控制进入下一个充气循环；如果该气压值达到该目标压力(气压阈值)，则控制器控制停止充气，并将气密性检测仪切换为检测模式，进入检测阶段。

通过上述充气过程，一方面，通过该循环、“间歇”式的充气方式，能够一定程度上吹落平衡阀内的灰尘，从而提升透气率，加快了充气速度；另一方面，根据平衡阀内的半透膜耐受压力设定充气压力，从而在充气过程中适当加压，使得透气率显著上升，提升了充气速率。

第2种实现形式，充气循环中充气时间、停止稳定时间和检测时间是可变的：

为了提升充气过程的安全性，本实施例中，还实时根据检测到的被测电池包内的气压值，调节下一个充气循环中的充气时间、停止稳定时间和/或检测时间的长短的方式。例如，检测到被测电池包内的气压值越靠近目标压力，设定的充气时间越短、停止稳定时间越长、检测时间越长。

例如，控制器在每个充气循环过程中，根据获取的气压传感器检测到的气压值，对该气压值与气压阈值的0.8倍的大小关系进行判定：如果该气压值达到该0.8倍的气压阈值，则控制器控制缩短每个充气循环中的充气时间(例如缩短为5秒钟)，并进入新设置的充气循环过程。

如果控制器根据气压传感器检测的气压值，判定该气压值达到气压阈值的0.9倍，则进一步降低充气时间，例如设置为2秒，并延长停止稳定时间(例如从2秒延长为5秒)，以及延长检测时间，例如将原来的1秒延长为2秒。

通过上述若干个充气循环，直至电池包内气压达到目标压力，则控制停止充气。

上述充气策略，由于充气末期每次充气量较小，每次充气造成容器内气压升高幅度较小，在对大容积密封容器充气时可实现容器内气压误差＜0.1kPa的精度，有效提升了测试精度。

作为对上述实施方式的进一步改进，为了提升检测阶段中气密性检测的精确性，在执行完上述整体的充气阶段后，进入检测阶段之前，还包括稳压阶段，此阶段被测件和标准罐中的气流逐渐稳定，气压逐渐稳定。稳压时间到，稳压阶段结束，此时若检测到被测电池包内的气压在稳压压力值上下限范围内，则进入检测阶段；此时若被测件气压在稳压压力上下限范围外，判定气压异常，报警并排气。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种电池包气密性检测方法，包括通过平衡阀向待测电池包充气的充气阶段，其特征在于，所述充气阶段包括：若干个充气循环，每个充气循环包括：充气时间、停止稳定时间和检测时间；

其中，充气时间中，以设定充气压力进行充气，所述设定充气压力大于目标压力，小于或等于平衡阀耐受压力；

停止稳定时间中，停止充气；

检测时间中，对待测电池包内的气压进行检测；

根据检测到的待测电池包内的气压，调节下一个充气循环中充气时间、停止稳定时间和检测时间的长短；

所述检测到的待测电池包内的气压越靠近目标压力，控制充气时间越短、停止稳定时间越长和检测时间越长。

2.根据权利要求1所述的电池包气密性检测方法，其特征在于，所述充气时间为10秒，所述停止稳定时间为2秒，所述检测时间为1秒。

3.根据权利要求2所述的电池包气密性检测方法，其特征在于，当所述待测电池包内的气压值达到目标压力的0.9倍时，缩短充气时间至2秒，并延长停止稳定时间至3秒，延长检测时间至2秒。

4.根据权利要求1所述的电池包气密性检测方法，其特征在于，还每个充气循环过程中，还包括是否达到充气总时间的判定：如果达到所述充气总时间时，所述待测电池包内的气压小于气压阈值，则判定电池包存在漏气问题。