摘要：隨著新能源汽車的普及，作為其動(dòng)力來源的新能源電池的生產(chǎn)環(huán)節(jié)變得極為重要，從而對(duì)靜電防護(hù)提出了較高的要求。分析了動(dòng)力電池裝配過程中靜電放電（ESD）現(xiàn)象，闡明了電池裝配過程中的靜電來源和防靜電原理，對(duì)電池裝配過程中ESD 造成的危害進(jìn)行了深入分析，最后理論聯(lián)系實(shí)際，針對(duì)電池裝配過程中的ESD 現(xiàn)象及其造成危害提出防護(hù)措施與技術(shù)。

關(guān)鍵詞：新能源汽車；動(dòng)力電池裝配；靜電放電

0 前言

隨著汽車智能化、電氣化的發(fā)展，電子技術(shù)在動(dòng)力電池中發(fā)揮著越來越重要的作用，而靜電放電（ESD）現(xiàn)象也越來越多，造成的影響和危害也越來越大［1］。動(dòng)力電池內(nèi)包含很多電子元件，其裝配過程相對(duì)復(fù)雜，這加重了ESD 對(duì)電池產(chǎn)品質(zhì)量的影響，會(huì)造成不可避免的危害和損失。所以，在動(dòng)力電池裝配過程中，需著重研究如何控制靜電污染，降低ESD 對(duì)動(dòng)力電池裝配過程的危害。

1 靜電在動(dòng)力電池裝配過程中的危害

靜電對(duì)動(dòng)力電池裝配過程的危害主要有：① 直接導(dǎo)致動(dòng)力電池內(nèi)部控制器的金氧半場(chǎng)效晶體管（MOSFET）擊穿，造成動(dòng)力電池產(chǎn)品故障，如圖1 所示；② 靜電形成的電火花存在造成動(dòng)力電池著火或爆炸的潛在危險(xiǎn)；③ 若靜電電位過高，可能對(duì)動(dòng)力電池裝配人員造成電擊傷害。

2 動(dòng)力電池裝配過程中的靜電來源及基本防靜電原理

靜電的產(chǎn)生方式主要包括摩擦起電、感應(yīng)帶電、傳導(dǎo)帶電以及接觸分離，其中摩擦起電和感應(yīng)帶電是動(dòng)力電池生產(chǎn)中常見的靜電產(chǎn)生方式。靜電大小不僅與接觸材料、剝離力大小等因素有關(guān)，還與空氣相對(duì)濕度有關(guān)。例如，在地毯上行走產(chǎn)生的靜電，在10%～20% 空氣濕度下電壓可達(dá)到約35 000 V，在70%～80% 空氣濕度下電壓只有約1 500 V；在工作臺(tái)上拆下塑料袋，如果在10%～20% 空氣濕度下會(huì)產(chǎn)生20 000 V 的靜電壓，在70%～80% 空氣濕度下產(chǎn)生的靜電壓只有約1 200V。也就是說，干燥空氣下動(dòng)力電池裝配過程中產(chǎn)生ESD 損壞可能性更高。

動(dòng)力電池裝配過程中的ESD 模型有如下3 種［2］：一是人體放電模型（HBM），指人體在地上行走或其他因素帶靜電后接觸電子元器件，發(fā)生放電情況；二是帶電器件模型（CDM），指電子元件由于摩擦、感應(yīng)或其他因素帶靜電后接觸一個(gè)接地導(dǎo)體發(fā)生放電情況；三是機(jī)器模型（MM），指設(shè)備、機(jī)器等金屬物體帶靜電后接觸電子元件，發(fā)生放電情況。

靜電防護(hù)措施可以理解為動(dòng)力電池安裝過程中不產(chǎn)生靜電、靜電得到有效的釋放、不受其他靜電源干擾。第一，盡量不產(chǎn)生靜電，可采用不易產(chǎn)生靜電的材料包裝零件；第二，使用符合接地電阻要求的料箱、料架，以及員工防靜電勞保穿戴，讓靜電荷得到有效釋放；第三，對(duì)ESD 零件使用靜電屏蔽袋，屏蔽靜電對(duì)動(dòng)力電池內(nèi)部控制器的電子元件損害。

3 動(dòng)力電池裝配過程中的靜電防護(hù)措施

動(dòng)力電池裝配車間有機(jī)械設(shè)備、操作人員、ESD 零件等眾多影響靜電防護(hù)因素，這些影響因素防護(hù)不當(dāng)不僅會(huì)造成極大的ESD 危害，還會(huì)對(duì)動(dòng)力電池產(chǎn)品造成相應(yīng)的損壞，所以通過研究對(duì)動(dòng)力電池裝配過程制定了如下ESD 防護(hù)措施，以降低ESD 防護(hù)不當(dāng)造成的損害。

3. 1 設(shè)置靜電防護(hù)區(qū)域

針對(duì)動(dòng)力電池裝配過程中需進(jìn)行靜電防護(hù)的零件，應(yīng)在其裝配、線束插接等環(huán)節(jié)進(jìn)行靜電防護(hù)，如采用防靜電包裝、采用防靜電料架、應(yīng)用離子風(fēng)機(jī)等。靜電防護(hù)零件裝配過程在靜電防護(hù)區(qū)域（EPA）內(nèi)進(jìn)行，EPA 應(yīng)有明顯警示標(biāo)識(shí)，提醒進(jìn)入?yún)^(qū)域人員注意ESD 防護(hù)。因?yàn)殪o電的產(chǎn)生和能量的大小與環(huán)境的溫濕度有關(guān)，所以應(yīng)控制EPA 的環(huán)境溫濕度，建議空氣濕度在50%～60%，環(huán)境溫度在（23±5） ℃為宜。EPA 可以是一個(gè)工位、一個(gè)工段、一個(gè)房間甚至一整棟樓。

3. 2 接地釋放靜電

選擇合適的接地系統(tǒng)是消除動(dòng)力電池生產(chǎn)過程產(chǎn)生靜電的最有效的辦法。通過將設(shè)備、料架、操作臺(tái)等與ESD 相關(guān)因素接入接地系統(tǒng)中，可有效釋放靜電荷，起到靜電防護(hù)效果；動(dòng)力電池裝配線的必要操作臺(tái)、ESD 零件相關(guān)安裝操作設(shè)備、動(dòng)力電池裝配線地面等均需接入接地系統(tǒng)，使動(dòng)力電池生產(chǎn)不同環(huán)節(jié)產(chǎn)生的靜電可有效釋放掉。但需注意的是，接地系統(tǒng)需有專門接地線路，地線不可與水管、暖氣管、避雷線路、輸油管道相連［3］。接地系統(tǒng)接地電阻大小應(yīng)符合表1 要求。

3. 3 防止操作人員帶電

第一，加強(qiáng)對(duì)ESD 零件相關(guān)操作人員的防靜電知識(shí)培訓(xùn)，提高其靜電防護(hù)意識(shí)，使其熟知工位防靜電具體要求并按規(guī)定執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化操作；第二，相關(guān)工位人員應(yīng)穿防靜電工裝，確保其不產(chǎn)生靜電以及靜電可有效釋放；進(jìn)出人員須穿戴防靜電工裝，甚至佩戴防靜電手套；第三，如必要，操作人員應(yīng)佩戴防靜電手環(huán)，且防靜電手環(huán)與皮膚接觸緊密，測(cè)試合格后方可上崗。防靜電崗位相關(guān)操作人員應(yīng)滿足表2 要求。

3. 4 ESD 零件防靜電的要求

對(duì)于ESD 零件，通常使用屏蔽袋或ESD 包裝材料進(jìn)行防護(hù)包裝（表3）確保ESD 零件得到必要防護(hù)。同時(shí)，如圖2 所示，應(yīng)關(guān)注與ESD 零件有裝配關(guān)系的零件產(chǎn)生的高電壓靜電對(duì)ESD 零件的影響，一般采用離子風(fēng)機(jī)中和零件表面靜電荷以減少裝配關(guān)系的零件所產(chǎn)生的高電壓靜電對(duì)ESD 零件造成的損壞。

4 結(jié)語(yǔ)

動(dòng)力電池裝配過程中靜電放電對(duì)ESD 零件的影響和危害十分嚴(yán)重，動(dòng)力電池裝配過程中的ESD防護(hù)應(yīng)得到相應(yīng)人員的重視。本文從動(dòng)力電池裝配過程中產(chǎn)生的靜電及其造成的危害角度思考研究，對(duì)新能源動(dòng)力電池裝配過程提出了系統(tǒng)的ESD防護(hù)措施。通過從動(dòng)力電池生產(chǎn)過程中人員、過程、零件等方面提出靜電防護(hù)措施，為動(dòng)力電池產(chǎn)品防護(hù)靜電提供了參考，確保動(dòng)力電池裝配過程靜電得到有效控制和耗散，最終確保裝配合格的動(dòng)力電池產(chǎn)品。

參考文獻(xiàn)

［ 1 ］ 李榮躍，梁樂波，楊天福，等. 電子產(chǎn)品靜電危害分析與靜電控制防護(hù)設(shè)計(jì)[J]. 機(jī)電工程技術(shù)，2024，53（5）：266-268.

［ 2 ］ 夏敏峰，張宇，高志良，等. 帶電器件模型靜電放電等效仿真電路與計(jì)算分析[J]. 航天器環(huán)境工程，2024，41（4）：468-475.

［ 3 ］ 丁濤. 靜電危害分析及預(yù)防措施[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2022，12（27）：147-151.