随着人类社会的发展，中、短距离两轮出行工具的需求越来越旺盛。两轮电动自行车、两轮电动滑板车、两轮电动平衡车、两轮电动摩托车等也越来越多地出现在人们的日常工作生活当中。与此同时，外观更加美观、整体结构强度更加优异的铝筒形挤出型材外壳的两轮电动车电池包也越来越多地出现。长时间的户外使用，使得铝筒形挤出型材外壳的电池包防水成了一个不得不讨论的话题。依据相关技术资料，结合多年工作经验，本文对两轮电动车动力电池铝筒形挤出型材外壳的防水设计做总结介绍，以期为同行提供有益参考。
通常情况下铝筒形挤出型材外壳电池包的防护等级[1]设计要求为IP66，或者IP67及以上级别。IP66是指尘埃无法进入物体，在常温常压下，外壳在距离内径为6.3mm的喷水口2.5～3m处，保持水流量为12.5L/min（750L/h）的情况下内部不进水，喷水时间按被检样品外壳表面积计算，每平方米为1min（不包括安装面积）最少3min。IP67是指尘埃无法进入物体，在常温常压下，外壳浸泡在1m深的水里30min后不会进水。铝筒密封圈防水设计方案又可以分为：铝筒内嵌端盖式防水、端盖内嵌铝筒式防水以及铝筒与端盖对压式防水三种方案。铝筒密封圈防水等级通常可以达到IP66级别以上，具体的防水等级与防水设计方案的选择以及密封圈的类型、密封圈所受压力大小和受压是否均匀等强相关，需要结合具体实际试验结果做出最终判定。如图1所示，端盖设计有密封圈安装凹槽，当密封圈装入端盖凹槽后，铝筒环周侧壁作为密封圈压合筋条压入端盖凹槽内，当铝筒环周螺丝锁付完成后即形成密封圈的均匀对压，从而实现防水。此种防水设计方案通常可以到达IP67级别，同时可以最大限度地减薄铝筒壁厚，铝筒基础厚度甚至可控制在1.5mm以内，大大降低铝筒本身的用料成本。由于端盖包裹着铝筒，使得铝筒不再是电池包最外端面，在电池包整体方案上无法突出铝筒抗跌、抗震的优异性能，同时端盖凸出导致整体美观性较差。基于铝筒成本要求，通常情况下铝筒壁厚会尽量控制在4mm以内，在此壁厚要求下若在铝筒壁厚上进行密封圈凹槽加工是比较困难且浪费CNC加工成本的。因此区别于铝筒内嵌端盖式防水，端盖内嵌铝筒式防水并非在铝筒上进行密封圈凹槽的设计，而是运用端盖的内嵌使得端盖侧壁与铝筒内侧壁形成预压力，从而使得密封圈受压产生密封防水，设计方案如图2所示。此方案装配过程中需要对端盖上密封圈进行预压后强制压入铝筒内侧壁，不可避免地提升了装配安装的难度。同时为了便于安装和实现更高等级的密封，密封圈要求如图3所示，尽可能多地设计有多段斜三角形，为端盖密封圈的装入提供导向的同时实现多段密封的特性。由于密封圈设计有多段斜三角形，使得此种防水方案通常情况下可以达到IP67甚至以上级别，防水密封性能较好。如图4所示，铝筒与端盖对压式防水[2，5]，顾名思义就是铝筒与端盖对密封圈进行平面对压而形成的防水方案。由于受铝筒挤出型材公差精度以及铝筒端盖锁付螺丝力度差异等外界加工、装配因素的影响。在大批量生产过程中，密封圈的平面对压通常很难做到绝对的一致与均匀，故此类防水方案中防水等级通常为IP66~IP67。同时为了尽可能地保证防水性能的稳定，应尽量保证铝筒壁厚有足够的厚度，通常情况下不建议厚度低于3.5mm。在防水处理中，打胶防水是最常见的一种处理方式。通过对缝隙处进行点胶，待胶水凝固后形成密封的防水层即实现密封。一般情况下打胶胶水为RTV防水密封胶[3]。RTV防水密封胶具有良好的憎水性和粘接性能，固化后可变为弹性体，有助于提升动力电池的抗震防跌性能。铝筒的打胶防水方案又可分为：端盖打胶槽式打胶防水[4-5]、打胶盖板胶槽式打胶防水两种方案。通常情况下铝筒打胶防水一般可以达到IP67甚至以上级别防水。 如图5所示，打胶槽设计在端盖上的方案即为端盖打胶槽式打胶防水。首先通过点胶设备对端盖上设计好的点胶槽进行点胶，在胶水固化前将铝筒与端盖进行锁付加工。锁付完成后胶水会在铝筒侧壁与端盖胶槽之间形成特定区域的封胶层，待胶水完全固化后即形成防水密封。由于胶水的膏状流动特性，打胶槽点胶后不宜倒置装配，故端盖打胶槽式打胶防水多运用于铝筒底部端盖的防水设计中。同时由于胶水的流动特性，在铝筒与端盖锁付过程中会产生胶水外溢至外观面的情况，不可避免地需要对外观溢胶处进行溢胶清理。打胶盖板胶槽式打胶防水需要在电池包内部新增一块打胶盖板。打胶盖板通过螺丝或其他固定结构与电池包内部模组相互固定，进一步地形成相对固定的打胶平面，而后再进行打胶密封。如图6所示首先对打胶盖板上打胶槽进行胶水填充，在胶水固化前，将端盖与铝筒进行锁付固定，同时端盖设计有插入打胶盖板胶槽的密封筋条，从而使得端盖、铝筒以及打胶盖板均包裹在胶水密封层之中，待胶水固化完成后即形成了铝筒、端盖以及打胶盖板的多级密封。由于打胶盖板需要提前在铝筒内部进行预固定，故一般运用于铝筒顶盖防水设计方案中。 铝筒一体焊接式防水是运用一块可焊接的金属端板与铝筒一体焊接加工后形成的防水。通常情况下端板材质为与铝筒对焊焊接性能良好的铝板冲切制作而成。如图7所示，在焊接过程中会在铝筒与端板的焊接位置形成一道焊渣线，焊渣线需要运用后道表面处理进行遮盖。由于后道表面处理以及后加工装配需求，通常情况下在设计过程中铝筒一体焊接式防水仅针对铝筒的一端进行焊接防水处理，另一端则采用其他防水方案对应。铝筒一体焊接式防水的等级通常可达到IP67甚至以上级别。本文介绍了铝筒的防水方法，分析可知在两轮车动力电池铝筒防水的设计过程中可根据不同需求选择不同的防水方法。1）密封圈防水方案中铝筒内嵌端盖式防水通常运用于铝筒壁厚较薄的情况下，电池包整体抗跌、抗震性能减弱，外观整体性较差。2）密封圈防水方案中端盖内嵌铝筒式防水的等级可达到IP67甚至以上，但是整体可装配、生产制造性能较差。3）密封圈防水方案中铝筒与端盖对压式防水的等级可达到IP66~IP67之间，且对铝筒壁厚有一定的要求。4）铝筒打胶防水方案中端盖打胶槽式防水通常运用于铝筒底端防水中，防水等级可达到IP67甚至以上，但是存在外观溢胶的问题。5）铝筒打胶防水方案中打胶盖板胶槽式防水，通常运用于铝筒顶端防水中，防水等级可达到IP67甚至以上，但是需要新增一件单独的打胶盖板部件，成本较高。6）铝筒一体焊接式防水，防水等级可达到甚至以上，但是外观不可避免地会形成一道
