E-mobilitas Meningkatkan Masalah Deteksi Kebocoran
Pertumbuhan pesat dan tak terduga saat ini dalam produksi kendaraan dengan sistem penggerak alternatif memberi produsen mobil dan mitra manufaktur mereka berbagai tantangan deteksi kebocoran untuk memastikan kualitas kendaraan.
Sistem baterai traksi yang diproduksi untuk Battery Electric Vehicles (BEVs) dan Plug-In Hybrid Electric Vehicles (PHEVs), misalnya, harus dilindungi dari air dan kelembapan yang dapat mengurangi masa pakai baterai atau menyebabkan kebakaran. Kendaraan Listrik Sel Bahan Bakar (FCEV) juga memiliki persyaratan pengujian kebocoran yang unik, terutama untuk tangki hidrogen, sel bahan bakar, dan baterai yang menggerakkan motor listriknya.
INFICON telah menerbitkan panduan 50 halaman komprehensif untuk menguji kebocoran kendaraan listrik dan sel bahan bakar untuk insinyur manufaktur dan kontrol kualitas. Panduan ini membahas metode deteksi kebocoran untuk berbagai aplikasi, termasuk sel baterai, rumah baterai, motor listrik, sirkuit pendingin motor, sel bahan bakar, dan tangki hidrogen. Komponen elektronik, modul kontrol, dan sensor ADAS juga tercakup.
Kekhawatiran Keamanan EV Tumbuh dengan Penjualan
Bukan hanya mobil penumpang yang akan menggunakan listrik. Sebuah survei baru-baru ini oleh McKinsey &Co. dan Forum Ekonomi Dunia melihat perubahan besar dari mesin pembakaran ke sistem penggerak listrik untuk kendaraan komersial. Saat produksi EV meningkat, masalah kualitas juga akan berlipat ganda.
Pengujian kebocoran yang andal sangat penting selama proses produksi. Sel baterai EV, paket baterai, sirkuit pendingin baterai, motor listrik, dan sistem lain yang dimodifikasi untuk aplikasi EV semuanya memerlukan pengujian kebocoran untuk memastikan kualitas dan keamanan. Pengujian kebocoran memastikan bahwa elektrolit sel baterai tidak bocor atau bersentuhan dengan air selama setiap tahap produksi baterai. Penting juga untuk memastikan integritas modul baterai dan rumah kemasan baterai. Mengapa? Elektrolit sel baterai sangat mudah terbakar dan dapat menyebabkan kebakaran kendaraan.
Kerusakan sel baterai saat dalam perjalanan ke pabrik perakitan OEM juga perlu dipertimbangkan. “Pelarian termal” dari satu sel baterai dapat menyebabkan elektrolit yang terbakar mencapai suhu hingga 1.100°C (2.012°F).
Metode Pengujian Kebocoran untuk Sel Baterai
Saat ini, pembuat mobil mengharapkan baterai lithium-ion memiliki masa pakai hingga 10 tahun atau lebih. Untuk mencapai umur sel yang lebih lama, tingkat kebocoran untuk sel baterai prismatik dan silinder harus berada dalam kisaran 10-6 hingga 10-8 mbar-l/dtk. Sel kantong perlu diuji untuk kebocoran besar atau yang disebut kebocoran kotor, serta kebocoran "kapiler" yang sangat kecil.
Sistem pendeteksi kebocoran baru berdasarkan teknologi spektrometer massa kini mampu menangkap kebocoran 1.000 kali lebih kecil dari kemungkinan sebelumnya. Perangkat uji INFICON ELT3000, misalnya, dapat mengidentifikasi kebocoran dengan diameter hanya beberapa mikron. Ruang uji fleksibel yang dirancang untuk mencegah kerusakan sel kantong juga telah dikembangkan oleh INFICON untuk mendukung pengujian vakum sel kantong.
Pengujian Kebocoran untuk Rumah Kemasan Baterai
Rumah kemasan baterai memerlukan persyaratan deteksi kebocoran khusus karena melindungi modul dan sel baterai dari air. Tergantung di mana mereka berada, rumah harus memenuhi persyaratan kelas perlindungan IP67 atau IP69K. Rumah untuk komponen listrik seperti baterai lithium-ion, unit kontrol daya, motor listrik, dan modul elektronik sering kali dirancang sesuai dengan IP67. (Pengujian menurut IP67 mengharuskan komponen berfungsi penuh setelah direndam dalam air pada kedalaman 1 m selama 30 menit.)
Cara tercepat dan paling akurat untuk menguji komponen di jalur produksi adalah dengan menguji gas pelacak helium di ruang vakum. Pilihan lain untuk menguji housing yang dirakit dan belum dirakit adalah uji akumulasi, yang membutuhkan waktu siklus yang lebih lama.
Jika pabrikan ingin menguji integritas gasket atau segel pada baterai yang sudah dirakit, pengujian vakum bukanlah pilihan. Perbedaan tekanan dengan jenis pengujian ini dapat merusak gasket atau menghancurkan kapasitor yang sudah terpasang. Sebagai alternatif, deteksi kebocoran “sniffer” berbasis gas direkomendasikan untuk kemasan baterai dan rumah rakitan.
FCEV dan Komponennya
Pengujian kebocoran untuk FCEV yang menggunakan teknologi hidrogen juga sangat diperlukan tidak hanya untuk tangki hidrogennya, tetapi juga untuk sel bahan bakar dan paket baterai yang memasok daya ke motor listriknya. FCEV dan BEV berbagi sejumlah komponen dengan persyaratan deteksi kebocoran yang serupa. Keduanya digerakkan oleh motor listrik yang ditenagai oleh baterai lithium-ion, meskipun baterai FCEV jauh lebih kecil dan memiliki kapasitas penyimpanan yang lebih sedikit.
FCEVs, bagaimanapun, menghasilkan energi listrik mereka sendiri dan tumpukan sel bahan bakar mereka; sirkuit pendingin suhu tinggi dan rendah; dan tangki hidrogen, saluran dan sistem resirkulasi semuanya harus diuji kebocorannya.
Sensor dan Motor Penggerak Listrik
Baik itu BEV atau FCEV, sensor kendaraan, modul kontrol, dan motor penggerak listrik semuanya memerlukan beberapa bentuk pengujian kebocoran. Air adalah musuh utama setiap komponen kelistrikan kendaraan. Oleh karena itu, kedap air dan kelembaban sangat penting, terutama untuk Sistem Otonom Pengemudi Tingkat Lanjut (ADAS).
Sensor kendaraan sering diuji dengan uji peluruhan tekanan yang kurang sensitif dan sangat bergantung pada suhu. Namun, produsen ADAS mengikuti strategi tanpa cacat yang 1.000 kali lebih andal daripada pendekatan Six Sigma yang mentolerir 3,4 kesalahan per juta kasus. Sensor yang digunakan untuk teknologi radar dan LiDAR tidak hanya harus kedap air, tetapi juga harus kedap gas—benar-benar tertutup dari kelembapan.
Diedit dari informasi yang diberikan oleh INFICON.
E-book INFICON dirancang untuk insinyur manufaktur dan manajer kontrol kualitas, serta untuk mahasiswa teknik. Unduh gratis.
