關(guān)于某型號充電槍氣密測試裝置的設(shè)計及研究

(中航光電科技股份有限公司，河南洛陽，471000)

1 引言

充電槍主要應(yīng)用于各類電動汽車與交直流充電樁的連接。因其充電功率較大，充電槍質(zhì)量的好壞直接影響著使用者的安全。因此一款優(yōu)秀的充電槍產(chǎn)品不僅要充電性能好，還需滿足苛刻的絕緣、阻燃、耐高溫、防水要求。我司為保證產(chǎn)品良好的使用安全性能，針對某型號充電槍提出了需滿足IP67防護等級，對應(yīng)IPX7防水等級的要求(IPX7防水等級：短視浸水試驗，測試樣件底部距離水面至少1M，樣件頂部距離水面至少0.15M，測試時間30min可確保樣件不因浸水而造成損害)。

此類浸水檢測有著不可避免的缺點：1、因測試周期長，無法與產(chǎn)線節(jié)拍匹配，只能進行線下檢測；2、測試效率低下，且測試過程無法量化控制；3、水密測試后需增加其他檢測手段驗證是否漏水；4、整個測試過程均為人工操作，無有效記錄不便于產(chǎn)品追溯；5、產(chǎn)品一旦進水將造成不可修復的損傷，生產(chǎn)成本增大切存在安全隱患。針對以上不足，我司通過大批量試驗驗證與之對應(yīng)的氣密測試參數(shù)，并根據(jù)實驗結(jié)果設(shè)計了一款可實現(xiàn)半自動檢測、具有測試數(shù)據(jù)記錄功能的差壓式氣密測試裝置，并通過對比試驗驗證了氣密測試后的產(chǎn)品可達到相應(yīng)的防護等級要求。

2 試驗器材及參數(shù)選定

2.1 氣密測試儀的選定

氣密測試儀根據(jù)測試方法不同通常分為直壓式和差壓式氣密測試儀。

直壓式氣密測試儀工作原理為向固定的被測容腔內(nèi)充氣，待充氣達到一定壓力值后進行一段時間的保壓，然后堵截被測容腔與充氣起源的連接并記錄下此時的壓力值，經(jīng)過要求的測試時間后再次讀取容腔內(nèi)的壓力值，將兩次讀取到的壓力值進行對比即可得出被測容腔的泄漏值。若被測容腔有泄漏，則兩次讀取的壓力示數(shù)有一個差值，此差值即可反應(yīng)被測容腔的泄漏情況，若差值在允許范圍內(nèi)則說明符合密封性測試，若差值超出允許范圍則說明不符合密封性測試。

圖1 差壓式氣密測試儀及其工作原理

差壓式氣密測試儀工作原理如圖1所示，同時向被測容腔和完全密封的標準容腔充氣，待達到一定壓力值后進行一段時間的保壓，由于標準容腔是完全密封的，如果被測容腔存在泄漏，則兩個容腔之間會存在壓力差，利用壓差傳感器測出兩個容腔間的壓力差并與判定參數(shù)進行比較，依此判定被測容腔是否滿足密封性要求。

另外，通過對比可知，直壓式氣密測試儀測試效率高、通用性強、可多通道獨立測試、適用于半密封和全密封產(chǎn)品，是目前主流的氣密測試儀檢測方式。差壓式氣密測試儀測試精度高、受環(huán)境干擾小，但是和直壓式氣密測試儀相比測試效率稍低。結(jié)合我司所測產(chǎn)品的實際要求，直壓式氣密測試儀難以滿足測試精度要求，差壓式氣密測試儀在滿足產(chǎn)品測試精度要求的前提下可與實際生產(chǎn)節(jié)拍相匹配。

綜上所述，根據(jù)我司產(chǎn)品特性及測試性能需求選取差壓式氣密測試儀進行氣密檢測。

2.2 氣密測試參數(shù)的選定

我公司本次驗證型號充電槍需滿足IP67防護等級，對應(yīng)的防水等級為短時浸水驗證密封性的IPX7，但標準的防水等級與氣密測試參數(shù)之間并無直接轉(zhuǎn)換關(guān)系。因此我們將經(jīng)過水密測試的合格及不合格品分別進行氣密測試，經(jīng)數(shù)據(jù)分析對比確定相應(yīng)的氣密測試參數(shù)。

氣密測試儀的測試過程分為充氣階段、平衡階段、測試階段，其中：

充氣階段：穩(wěn)定氣源向測試容腔及標準容腔內(nèi)進行充氣直至達到設(shè)定壓力值的階段(不同測試壓力所需充氣時間不同)；

平衡階段：氣密測試儀保持向測試容腔及標準容腔充氣，此時減小充氣量并以保證兩個容腔內(nèi)壓力值平衡為目的(本次實驗設(shè)置平衡階段時間為10s)；

測試階段：此階段氣源與容腔之間的連接關(guān)閉并按照設(shè)定時間保持一段時長,并以測試階段結(jié)束后測試容腔與標準容腔的壓力差作為衡量泄漏值的標準(不同測試壓力所需測試時間不同)。

表1 測試參數(shù)設(shè)定

經(jīng)過對氣密測試不同階段的分析，設(shè)定幾組測試參數(shù)如表1所示，并按照此參數(shù)進行對比試驗。

3 對比測試驗證及試驗結(jié)果分析

3.1 對比測試驗證

根據(jù)實驗要求設(shè)計制作對應(yīng)的密封模具及固定加緊裝置，并將差壓式氣密測試儀與穩(wěn)定潔凈的氣源相連接。由于試驗場地室內(nèi)溫度恒定，溫度對測試結(jié)果的影響較小，因此本次試驗將排除溫度因素干擾不另行增加溫度補償措施。充電槍試驗樣件及試驗模具如圖2所示。

圖2 充電槍試驗樣件及試驗模具

根據(jù)樣件防水測試結(jié)果，選取兩個OK樣件一個NG樣件按照選定的測試參數(shù)分別進行測試，OK及NG樣件測試如圖3所示，試驗試驗結(jié)果匯總?cè)绫?所示：

3.2 試驗結(jié)果分析

根據(jù)三組不同測試參數(shù)的檢測結(jié)果可知：

1、在測試壓強15Kpa充氣10s平衡10s測試20s的條件下時，本測試裝置雖可以有效區(qū)分OK及NG樣件，但OK樣件泄漏值過小，且數(shù)值過于接近。因此可知，該測試參數(shù)條件下檢測精度較低，可能存在無法有效區(qū)分OK、NG樣件的隱患；

圖3 OK樣件NG樣件部分測試結(jié)果

表2 不同測試參數(shù)下的測試結(jié)果

測試壓強(Kpa)樣件類型泄漏值(pa)15OK樣件112OK樣件214NG樣件8920OK樣件130OK樣件242NG樣件61725OK樣件1232OK樣件2264NG樣件超量程(量程1500)

2、在測試壓強15Kpa充氣10s平衡10s測試15s的條件下時，本測試裝置可以有效區(qū)分OK及NG樣件，且各個樣件泄漏值差異顯著，因此可以有效識別不同泄漏量的樣件。

3、在測試壓強25Kpa充氣15s平衡10s測試15s的條件下時，OK樣件泄漏值可準確讀取。但是，NG樣件泄漏值過大，超出了顯示量程，無法追溯測試記錄。

4 結(jié)論

通過本次氣密測試裝置的設(shè)計及氣密測試試驗可得到以下結(jié)論及成果：

(1)提出以氣密測試代替水密測試檢測產(chǎn)品防水等級的方法，并選定合適的氣密測試儀設(shè)計一套完整的氣密測試裝置。

(2)通過氣密測試試驗得出氣密測試與防水等級之間關(guān)系，根據(jù)試驗結(jié)果確定了氣密測試參數(shù)。

(3)通過試驗驗證了氣密測試的可行性，有效提高生產(chǎn)效率、測試數(shù)據(jù)可追溯，使得檢測過程可控檢測結(jié)果量化。