리튬 누출 테스트를 위해 제안된 표준 및 방법

리튬이온 배터리 시스템은 높은 에너지 밀도와 낮은 방전율로 인해 다양한 전기자동차 애플리케이션에 사용되는 에너지원입니다. 각형, 원통형 또는 파우치 셀로 만들어진 배터리 팩은 일반적인 자동차 열 관리 시스템으로 냉각됩니다.

생산 작업 중 배터리 팩 냉각수 시스템 누출을 신속하게 감지하는 것은 필요한 안전 및 서비스 수명 요구 사항을 충족하는 데 필수적입니다. 그러나 글리콜 기반 냉각 시스템과 냉매 기반 냉각 시스템 모두에 대한 누출률을 측정하기 위한 업계 표준은 현재 존재하지 않습니다.

이 기사에서는 에틸렌 글리콜 누출의 지표로서 누출되는 테스트 가스를 감지하여 물-글리콜 냉각 회로의 누출을 안정적이고 정량적으로 감지할 수 있는 방법과 테스트 가스 누출률이 냉각액의 액체 누출과 어떻게 연관되어 있는지 설명합니다. 누출 채널 직경, 압력차, 점도 등 영향을 미치는 변수를 고려하고 통과/비정상 누출율을 설명합니다.

본 논문에서는 순수한 물이 아닌 물과 글리콜의 혼합물을 사용하여 작동하는 냉각수 회로에 필요한 견고성 요구 사항을 고려합니다. 여기서 두 가지 일반적인 자동차 애플리케이션은 내연 기관의 엔진 블록 냉각과 배터리 셀 냉각을 위한 트랙션 배터리 박스의 냉각 회로입니다.

엔진 블록 냉각수 회로의 누출 방지 요구 사항은 배터리 인클로저 견인 냉각 회로의 요구 사항보다 덜 중요하다고 정의됩니다. 냉각할 엔진 블록의 적용 사례에서 냉각수 손실은 필요한 보충 전에 특정 제한을 초과해서는 안 됩니다. 배터리 인클로저 냉각을 위한 애플리케이션의 경우 요구 사항이 훨씬 더 엄격하게 정의됩니다. 이때 배터리 셀의 손상이나 단락을 방지해야 합니다. 냉각 회로에서 냉각수가 누출되면 배터리 화재가 발생할 수 있습니다.

액체 손실과 관련하여 각 응용 분야에 필요한 누출 기밀성과는 별도로, 테스트 가스를 사용한 누출 테스트 중 누출 기밀에 대한 요구 사항을 정의해야 합니다. 본 논문에서는 냉각수 글리콜에 대한 누출 채널의 최소 허용 단면적 또는 직경을 도출하고 테스트 가스 누출 테스트에 할당할 누출율 값을 제공합니다. IP67 관련 요구 사항과 비교하여 냉각수 회로 적용 사례에서는 세 가지 중요한 차이점을 고려해야 합니다.

냉각수 회로에서는 작동 조건에서 최대 5bar의 과압이 지배적인 반면, IP67 요구 사항은 일반적으로 1000mbar에 대한 1100mbar의 압력 차이에 해당하는 누출 채널의 유효 힘을 고려합니다. 누출 채널의 압력 차이가 증가함에 따라 동일한 누출 채널 형상에 따라 누출률도 증가하고 IP67 테스트 조건에서보다 훨씬 더 많은 매체 누출이 발생하므로 냉각수 회로 테스트를 위한 테스트 기준 요구 사항을 보다 엄격하게 정의해야 합니다.

또한 작동 중에 냉각수 회로의 온도가 크게 상승하여 매체의 점도에 영향을 미칩니다. 온도가 증가하면 점도가 감소하고 결과적으로 누출률이 증가합니다.

냉각수 회로의 실온과 작동 온도의 온도 차이로 인해 점도가 최대 10배까지 변하고 이에 따라 누출률도 증가합니다.

셋째, 누출 채널과 벽면의 액체 표면 장력 또는 습윤 각도 특성은 누출 흐름의 채널 형상에 영향을 미치며 이는 누출 채널의 막힘으로 인해 방지될 수 있습니다. 따라서 누출 테스트에 대한 거부 한계를 설정할 때 사용되는 액체 매체의 특성을 고려해야 합니다.

액체(예: 물-글리콜 혼합물)에 의한 누출 채널 차단은 주로 표면 장력(σ), 고체 물질과 유체 사이의 접촉각(θ) 및 최대 과압(p)에 따라 달라집니다. ).