關于某型號充電槍氣密測試裝置的設計及研究

(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，充電槍質量的好壞直接影響著使用者的安全。因此一款優秀的充電槍產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，無法與產線節拍匹配，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品追溯；5、產品一旦進水將造成不可修復的損傷，生產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的氣密測試參數，并根據實驗結果設計了一款可實現半自動檢測、具有測試數據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品可達到相應的防護等級要求。

2 試驗器材及參數選定

2.1 氣密測試儀的選定

氣密測試儀根據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，經過要求的測試時間后再次讀取容腔內的壓力值，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有一個差值，此差值即可反應被測容腔的泄漏情況，若差值在允許范圍內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、受環境干擾小，但是和直壓式氣密測試儀相比測試效率稍低。結合我司所測產品的實際要求，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品測試精度要求的前提下可與實際生產節拍相匹配。

綜上所述，根據我司產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之間并無直接轉換關系。因此我們將經過水密測試的合格及不合格品分別進行氣密測試，經數據分析對比確定相應的氣密測試參數。

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：穩定氣源向測試容腔及標準容腔內進行充氣直至達到設定壓力值的階段(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壓力值平衡為目的(本次實驗設置平衡階段時間為10s)；

測試階段：此階段氣源與容腔之間的連接關閉并按照設定時間保持一段時長,并以測試階段結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 測試參數設定

經過對氣密測試不同階段的分析，設定幾組測試參數如表1所示，并按照此參數進行對比試驗。

3 對比測試驗證及試驗結果分析

3.1 對比測試驗證

根據實驗要求設計制作對應的密封模具及固定加緊裝置，并將差壓式氣密測試儀與穩定潔凈的氣源相連接。由于試驗場地室內溫度恒定，溫度對測試結果的影響較小，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

根據樣件防水測試結果，選取兩個OK樣件一個NG樣件按照選定的測試參數分別進行測試，OK及NG樣件測試如圖3所示，試驗試驗結果匯總如表2所示：

3.2 試驗結果分析

根據三組不同測試參數的檢測結果可知：

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分OK及NG樣件，但OK樣件泄漏值過小，且數值過于接近。因此可知，該測試參數條件下檢測精度較低，可能存在無法有效區分OK、NG樣件的隱患；

圖3 OK樣件NG樣件部分測試結果

表2 不同測試參數下的測試結果

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 結論

通過本次氣密測試裝置的設計及氣密測試試驗可得到以下結論及成果：

(1)提出以氣密測試代替水密測試檢測產品防水等級的方法，并選定合適的氣密測試儀設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系，根據試驗結果確定了氣密測試參數。

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