E-Mobilitas Memicu Tantangan Deteksi Kebocoran Baru untuk Keamanan Kendaraan
Pertumbuhan yang cepat dan tidak terduga dalam produksi kendaraan dengan sistem penggerak alternatif saat ini memberikan pembuat 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 kelembaban yang dapat mengurangi umur baterai atau menyebabkan kebakaran. Fuel-cell Electric Vehicles (FCEVs) juga memiliki persyaratan pengujian kebocoran unik, terutama untuk tangki hidrogen, sel bahan bakar, dan baterai yang menggerakkan motor listrik mereka.
INFICON telah menerbitkan panduan komprehensif 50 halaman tentang pengujian 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, perumahan baterai, motor listrik, sirkuit pendingin motor, sel bahan bakar, dan tangki hidrogen. Komponen elektronik, modul kontrol, dan sensor ADAS juga dicakup.
Keselamatan EV Semakin Membesar Seiring Penjualan
Tidak hanya mobil penumpang yang akan menjadi listrik. Survei terbaru oleh McKinsey & Co. dan World Economic Forum melihat pergeseran besar dari mesin pembakaran ke sistem penggerak listrik untuk kendaraan komersial. Seiring meningkatnya produksi EV, masalah kualitas akan semakin banyak.
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 keselamatan. Pengujian kebocoran memastikan elektrolit sel baterai tidak bocor atau bersentuhan dengan air selama setiap tahap produksi baterai. Ini juga penting untuk memastikan integritas modul baterai dan perumahan paket baterai. Mengapa? Elektrolit sel baterai sangat mudah terbakar dan dapat menyebabkan kebakaran kendaraan.
Kerusakan pada sel baterai saat transit ke pabrik perakitan OEM juga perlu dipertimbangkan. “thermal runaway” dari satu sel baterai dapat menyebabkan elektrolit yang membakar mencapai suhu hingga 1.100°C (2.012°F).
Metode Pengujian Kebocoran untuk Sel Baterai
Saat ini, pembuat mobil mengharapkan baterai lithium-ion memiliki umur pakai hingga 10 tahun atau lebih. Untuk mencapai umur sel yang diperpanjang, tingkat kebocoran untuk sel baterai prismatik dan silinder harus berada dalam rentang 10-6 hingga 10-8 mbar-l/s. Sel kantong perlu diuji untuk kebocoran besar atau yang disebut kebocoran kasar, serta untuk kebocoran “kapiler” yang sangat kecil.
Sistem deteksi kebocoran baru berbasis teknologi spektrometer massa kini mampu menangkap kebocoran 1.000 kali lebih kecil dari yang sebelumnya mungkin. Sebuah alat uji INFICON ELT3000, misalnya, dapat mengidentifikasi kebocoran dengan diameter hanya beberapa mikron. Kamar uji fleksibel yang dirancang untuk mencegah kerusakan pada sel kantong juga telah dikembangkan oleh INFICON untuk mendukung pengujian vakum sel kantong.
Pengujian Kebocoran untuk Perumahan Paket Baterai
Perumahan paket baterai memerlukan persyaratan deteksi kebocoran spesifik karena mereka melindungi modul dan sel baterai dari air. Bergantung pada lokasinya, perumahan harus memenuhi persyaratan kelas perlindungan IP67 atau IP69K. Perumahan untuk komponen listrik seperti baterai lithium-ion, unit kontrol daya, motor listrik, dan modul elektronik sering dirancang sesuai dengan IP67. (Pengujian sesuai IP67 memerlukan agar komponen berfungsi sepenuhnya setelah direndam dalam air pada kedalaman 1 m selama 30 menit.)
Cara tercepat dan paling akurat untuk menguji komponen di baris produksi adalah dengan menguji gas pelacak helium dalam kamar vakum. Opsi lain untuk menguji perumahan yang terrakit dan belum terrakit adalah tes akumulasi, yang memerlukan waktu siklus yang lebih lama.
Jika produsen ingin menguji integritas gasget atau seal pada paket baterai yang sudah terrakit, pengujian vakum bukan opsi. Perbedaan tekanan dengan jenis pengujian ini dapat merusak gasget atau menghancurkan kapasitor yang sudah terpasang. Sebagai alternatif, deteksi kebocoran “sniffer” berbasis gas pelacak disarankan untuk paket baterai dan perumahan yang terrakit.
FCEV dan Komponennya
Pengujian kebocoran untuk FCEV yang menggunakan teknologi hidrogen juga tak tergantikan tidak hanya untuk tangki hidrogen mereka, tetapi juga untuk sel bahan bakar dan paket baterai yang menyuplai daya ke motor listrik mereka. FCEV dan BEV berbagi sejumlah komponen dengan persyaratan deteksi kebocoran yang serupa. Keduanya dioperasikan oleh motor listrik yang diberdayakan oleh baterai lithium-ion, meskipun baterai FCEV jauh lebih kecil dan memiliki kapasitas penyimpanan yang lebih kecil.
FCEV, tuttavia, menghasilkan energi listriknya sendiri dan tumpukan sel bahan bakar mereka; sirkuit pendingin suhu tinggi dan rendah; dan tangki hidrogen, saluran, dan sistem sirkulasi semuanya harus diuji kebocorannya.
Sensor dan Motor Penggerak Listrik
Apakah itu BEV atau FCEV, sensor, modul kontrol, dan motor penggerak listrik kendaraan semuanya memerlukan bentuk pengujian kebocoran apa pun. Air adalah musuh utama dari setiap komponen listrik kendaraan. Oleh karena itu, ketahanan air dan kelembaban sangat penting, terutama untuk otonom atau Advanced Driver Autonomous Systems (ADAS).
Sensor kendaraan sering diuji dengan tes tekanan penurunan yang kurang sensitif dan sangat tergantung pada suhu. Produsen ADAS, however, mengikuti strategi nol cacat yang 1.000 kali lebih andal dari pendekatan Six Sigma yang mengizinkan 3,4 kesalahan per juta kasus. Sensor yang digunakan untuk teknologi radar dan LiDAR tidak hanya harus tahan air, mereka juga harus gas tight—sepenuhnya terlindungi dari kelembaban.
Diedit dari informasi yang disediakan oleh INFICON.
E-book INFICON dirancang untuk insinyur manufaktur dan manajer kontrol kualitas, serta untuk mahasiswa teknik. Unduh secara gratis.
