Aug 04, 2023
Normes et méthodes proposées pour les tests de fuite du lithium
Les systèmes de batteries lithium-ion constituent une source d’énergie pour diverses applications de véhicules électriques en raison de leur densité énergétique élevée et de leurs faibles taux de décharge. Les packs de batteries, qu'ils soient constitués de prismatiques,
Les systèmes de batteries lithium-ion constituent une source d’énergie pour diverses applications de véhicules électriques en raison de leur densité énergétique élevée et de leurs faibles taux de décharge. Les packs de batteries, qu'ils soient constitués de cellules prismatiques, cylindriques ou en forme de poche, sont refroidis par des systèmes de gestion thermique automobiles courants.
La détection rapide des fuites du système de refroidissement des batteries pendant les opérations de production est essentielle pour répondre aux exigences de sécurité et de durée de vie nécessaires. Cependant, il n’existe actuellement aucune norme industrielle pour mesurer les taux de fuite des systèmes de refroidissement à base de glycol et de réfrigérant.
Cet article explique comment les fuites dans les circuits de refroidissement eau-glycol peuvent être détectées de manière fiable et quantitative grâce à la détection des gaz d'essai qui s'échappent comme indicateur des fuites d'éthylène glycol et comment les taux de fuite des gaz d'essai sont en corrélation avec les fuites de liquide du liquide de refroidissement. Des variables d'influence telles que le diamètre du canal de fuite, la différence de pression et la viscosité sont prises en compte, et les taux de fuite go/no-go sont décrits.
Dans cet article, sont prises en compte les exigences d'étanchéité nécessaires dans un circuit de refroidissement qui ne fonctionne pas avec de l'eau pure, mais avec un mélange d'eau et de glycol. Deux applications automobiles typiques ici sont le refroidissement du bloc moteur dans un moteur à combustion interne et le circuit de refroidissement dans un boîtier de batterie de traction pour refroidir les cellules de la batterie.
L'exigence d'étanchéité du circuit de liquide de refroidissement dans le bloc moteur est définie comme moins critique que l'exigence dans le circuit de refroidissement de traction d'une enceinte de batterie. Dans le cas d'application du bloc moteur à refroidir, la perte de liquide de refroidissement ne doit pas dépasser des limites spécifiques avant tout réapprovisionnement requis. Dans le cas de l'application de refroidissement d'un boîtier de batterie, les exigences sont définies de manière beaucoup plus critique. Il faut ici éviter d'endommager ou de court-circuiter les cellules de la batterie. Une fuite de liquide de refroidissement du circuit de refroidissement peut provoquer un incendie de batterie.
Indépendamment de l'étanchéité requise dans chaque application respective en ce qui concerne la perte de liquide, une exigence doit être définie pour l'étanchéité lors du contrôle d'étanchéité avec du gaz test. Dans cet article, la plus petite section transversale ou le plus petit diamètre acceptable d'un canal de fuite pour le glycol réfrigérant est dérivé et la valeur du taux de fuite à attribuer pour le test de fuite du gaz d'essai est donnée. Par rapport aux exigences concernant IP67, trois différences essentielles doivent être prises en compte dans le cas d'application d'un circuit de liquide de refroidissement.
Dans le circuit de liquide de refroidissement, une surpression pouvant atteindre 5 bars règne dans les conditions de fonctionnement, alors que les exigences IP67 considèrent généralement une force effective au niveau du canal de fuite correspondant à une différence de pression de 1 100 mbar contre 1 000 mbar. Avec l'augmentation de la différence de pression au niveau du canal de fuite, le débit de fuite augmente en conséquence avec la même géométrie du canal de fuite et le fluide s'échappe nettement plus que dans les conditions de test IP67. Les exigences relatives aux critères de test pour tester un circuit de liquide de refroidissement doivent donc être définies plus strictement.
En outre, la température dans le circuit de refroidissement augmente considérablement pendant le fonctionnement, ce qui affecte à son tour la viscosité du fluide. À mesure que la température augmente, la viscosité diminue, ce qui augmente le taux de fuite.
La différence de température entre la température ambiante et la température de fonctionnement dans le circuit de refroidissement modifie la viscosité jusqu'à un ordre de grandeur, ce qui augmente d'autant le taux de fuite.
Troisièmement, la propriété de tension superficielle ou d'angle de mouillage du liquide dans un canal de fuite et de sa paroi affecte la géométrie du canal et de l'écoulement de fuite, qui peut être évitée en raison du blocage du canal de fuite. Ainsi, lors de la définition des limites de rejet pour les tests d'étanchéité, les propriétés du milieu liquide utilisé doivent être prises en compte.
Le colmatage d'un canal de fuite avec un liquide, par exemple un mélange eau-glycol, dépend principalement de la tension superficielle (σ), de l'angle de contact (θ) entre le matériau solide et le fluide et de la surpression maximale (p ).