关于某型号充电枪气密测试装置的设计及研究

(中航光电科技股份有限公司，河南洛阳，471000)

1 引言

充电枪主要应用于各类电动汽车与交直流充电桩的连接。因其充电功率较大，充电枪质量的好坏直接影响着使用者的安全。因此一款优秀的充电枪产品不仅要充电性能好，还需满足苛刻的绝缘、阻燃、耐高温、防水要求。我司为保证产品良好的使用安全性能，针对某型号充电枪提出了需满足IP67防护等级，对应IPX7防水等级的要求(IPX7防水等级：短视浸水试验，测试样件底部距离水面至少1M，样件顶部距离水面至少0.15M，测试时间30min可确保样件不因浸水而造成损害)。

此类浸水检测有着不可避免的缺点：1、因测试周期长，无法与产线节拍匹配，只能进行线下检测；2、测试效率低下，且测试过程无法量化控制；3、水密测试后需增加其他检测手段验证是否漏水；4、整个测试过程均为人工操作，无有效记录不便于产品追溯；5、产品一旦进水将造成不可修复的损伤，生产成本增大切存在安全隐患。针对以上不足，我司通过大批量试验验证与之对应的气密测试参数，并根据实验结果设计了一款可实现半自动检测、具有测试数据记录功能的差压式气密测试装置，并通过对比试验验证了气密测试后的产品可达到相应的防护等级要求。

2 试验器材及参数选定

2.1 气密测试仪的选定

气密测试仪根据测试方法不同通常分为直压式和差压式气密测试仪。

直压式气密测试仪工作原理为向固定的被测容腔内充气，待充气达到一定压力值后进行一段时间的保压，然后堵截被测容腔与充气起源的连接并记录下此时的压力值，经过要求的测试时间后再次读取容腔内的压力值，将两次读取到的压力值进行对比即可得出被测容腔的泄漏值。若被测容腔有泄漏，则两次读取的压力示数有一个差值，此差值即可反应被测容腔的泄漏情况，若差值在允许范围内则说明符合密封性测试，若差值超出允许范围则说明不符合密封性测试。

图1 差压式气密测试仪及其工作原理

差压式气密测试仪工作原理如图1所示，同时向被测容腔和完全密封的标准容腔充气，待达到一定压力值后进行一段时间的保压，由于标准容腔是完全密封的，如果被测容腔存在泄漏，则两个容腔之间会存在压力差，利用压差传感器测出两个容腔间的压力差并与判定参数进行比较，依此判定被测容腔是否满足密封性要求。

另外，通过对比可知，直压式气密测试仪测试效率高、通用性强、可多通道独立测试、适用于半密封和全密封产品，是目前主流的气密测试仪检测方式。差压式气密测试仪测试精度高、受环境干扰小，但是和直压式气密测试仪相比测试效率稍低。结合我司所测产品的实际要求，直压式气密测试仪难以满足测试精度要求，差压式气密测试仪在满足产品测试精度要求的前提下可与实际生产节拍相匹配。

综上所述，根据我司产品特性及测试性能需求选取差压式气密测试仪进行气密检测。

2.2 气密测试参数的选定

我公司本次验证型号充电枪需满足IP67防护等级，对应的防水等级为短时浸水验证密封性的IPX7，但标准的防水等级与气密测试参数之间并无直接转换关系。因此我们将经过水密测试的合格及不合格品分别进行气密测试，经数据分析对比确定相应的气密测试参数。

气密测试仪的测试过程分为充气阶段、平衡阶段、测试阶段，其中：

充气阶段：稳定气源向测试容腔及标准容腔内进行充气直至达到设定压力值的阶段(不同测试压力所需充气时间不同)；

平衡阶段：气密测试仪保持向测试容腔及标准容腔充气，此时减小充气量并以保证两个容腔内压力值平衡为目的(本次实验设置平衡阶段时间为10s)；

测试阶段：此阶段气源与容腔之间的连接关闭并按照设定时间保持一段时长,并以测试阶段结束后测试容腔与标准容腔的压力差作为衡量泄漏值的标准(不同测试压力所需测试时间不同)。

表1 测试参数设定

经过对气密测试不同阶段的分析，设定几组测试参数如表1所示，并按照此参数进行对比试验。

3 对比测试验证及试验结果分析

3.1 对比测试验证

根据实验要求设计制作对应的密封模具及固定加紧装置，并将差压式气密测试仪与稳定洁净的气源相连接。由于试验场地室内温度恒定，温度对测试结果的影响较小，因此本次试验将排除温度因素干扰不另行增加温度补偿措施。充电枪试验样件及试验模具如图2所示。

图2 充电枪试验样件及试验模具

根据样件防水测试结果，选取两个OK样件一个NG样件按照选定的测试参数分别进行测试，OK及NG样件测试如图3所示，试验试验结果汇总如表2所示：

3.2 试验结果分析

根据三组不同测试参数的检测结果可知：

1、在测试压强15Kpa充气10s平衡10s测试20s的条件下时，本测试装置虽可以有效区分OK及NG样件，但OK样件泄漏值过小，且数值过于接近。因此可知，该测试参数条件下检测精度较低，可能存在无法有效区分OK、NG样件的隐患；

图3 OK样件NG样件部分测试结果

表2 不同测试参数下的测试结果

测试压强(Kpa)样件类型泄漏值(pa)15OK样件112OK样件214NG样件8920OK样件130OK样件242NG样件61725OK样件1232OK样件2264NG样件超量程(量程1500)

2、在测试压强15Kpa充气10s平衡10s测试15s的条件下时，本测试装置可以有效区分OK及NG样件，且各个样件泄漏值差异显著，因此可以有效识别不同泄漏量的样件。

3、在测试压强25Kpa充气15s平衡10s测试15s的条件下时，OK样件泄漏值可准确读取。但是，NG样件泄漏值过大，超出了显示量程，无法追溯测试记录。

4 结论

通过本次气密测试装置的设计及气密测试试验可得到以下结论及成果：

(1)提出以气密测试代替水密测试检测产品防水等级的方法，并选定合适的气密测试仪设计一套完整的气密测试装置。

(2)通过气密测试试验得出气密测试与防水等级之间关系，根据试验结果确定了气密测试参数。

(3)通过试验验证了气密测试的可行性，有效提高生产效率、测试数据可追溯，使得检测过程可控检测结果量化。