高温、低温、压力循环三重考验下，新能源汽车关键连接部件全生命周期可靠性评价解决方案

随着新能源汽车产业进入高速发展阶段，动力电池正在向高能量密度、高倍率充电以及长寿命方向持续升级。与此同时，热管理系统作为保障动力电池安全运行的重要组成部分，也面临更加严苛的可靠性挑战。

热管理系统不仅需要快速、高效地调节电池工作温度，还需要在车辆长期运行过程中保持稳定可靠。尤其是在高温、高压、低温启动以及复杂道路环境下，系统中的关键连接部件需要持续承受温度变化、压力波动、机械振动以及介质侵蚀等多重考验。

一旦连接部件出现密封性能下降、结构疲劳或材料失效，可能导致冷却介质泄漏、热管理效率降低，甚至影响动力电池系统安全。

因此，如何验证关键连接部件在整个生命周期内的可靠性，已经成为新能源汽车企业研发验证和质量控制的重要课题。

 

▲ 图1 新能源汽车热管理系统关键连接位置示意图

新能源汽车热管理系统可靠性挑战：从“短期合格”到“长期可靠”

新能源汽车热管理系统中的关键连接部件通常由金属结构件、高分子密封材料以及连接组件共同组成，其性能表现不仅取决于单一材料性能，还受到结构设计、加工工艺以及实际使用环境的综合影响。

在产品开发阶段，企业通常需要回答几个关键问题：

● 材料是否能够长期耐受高温运行环境？

● 密封结构是否能够承受长期压力循环？

● 低温环境下是否仍能保持可靠连接？

● 长时间使用后是否存在泄漏风险？

● 产品是否能够满足整车生命周期要求？

这些问题无法通过单一性能测试得到答案，而需要建立覆盖材料、部件和环境的系统化可靠性评价体系。

 

▲ 图2 多重环境因素对新能源汽车热管理连接部件可靠性的影响

高温环境：考验材料长期稳定性

新能源汽车运行过程中，热管理系统长期处于温度变化环境。

持续高温可能导致高分子材料发生老化，使其出现：

● 力学性能下降；

● 弹性恢复能力降低；

● 压缩永久变形增加；

● 密封压力衰减。

对于依靠材料弹性恢复力实现密封的连接结构而言，长期保持密封压力的能力，是评价其可靠性的关键。

通过热空气老化、压缩永久变形等测试，可以模拟材料长期服役状态，评价其性能保持能力，为材料选型和产品设计提供依据。

低温环境：验证极端工况下的可靠连接

新能源汽车需要面对不同地区、不同季节的运行环境。

在低温条件下，部分高分子材料可能出现：

● 柔韧性下降；

● 材料脆化；

● 回弹性能降低；

● 密封界面贴合不足。

因此，通过低温性能评价，可以验证关键材料和连接结构在极端温度环境中的适应能力，降低低温启动过程中的可靠性风险。

压力循环：模拟长期运行过程中的耐久考验

车辆实际运行过程中，热管理系统内部压力会随着工作状态不断变化。

长期压力循环可能导致：

● 密封界面疲劳；

● 连接区域性能衰减；

● 材料疲劳损伤；

● 密封可靠性下降。

因此，需要通过气密性测试、压力循环以及生命周期验证，模拟产品长期使用过程，提前识别潜在失效风险。

国高材分析测试中心：构建新能源汽车关键连接部件全生命周期评价方案

针对新能源汽车热管理系统关键连接部件的可靠性需求，国高材分析测试中心围绕产品研发和质量控制全过程，建立覆盖：

法规符合性评价、材料性能评价、零部件可靠性验证、环境耐久评价以及失效分析诊断

的一体化技术服务体系。

通过系统化评价方案，帮助企业从研发阶段识别风险，在产品导入阶段验证性能，在量产阶段保障质量稳定。

材料可靠性评价：从源头控制性能风险

材料是决定产品长期可靠性的基础。

国高材分析测试中心针对关键连接部件中的高分子材料和金属材料，开展多维度性能评价。

针对高分子密封材料，可开展：

● 基础力学性能测试；

● 阻燃性能评价；

● 热空气老化；

● 压缩永久变形；

● 低温性能测试；

● 介质兼容性评价。

通过模拟实际服役环境，分析材料在长期使用过程中的性能变化趋势，帮助企业优化材料体系选择。

同时，围绕新能源汽车产业链环保要求，可开展RoHS、ELV、REACH等法规符合性评价，帮助企业满足供应链准入要求。

零部件可靠性验证：从材料性能走向产品应用

材料性能合格，并不意味着最终产品一定可靠。

在实际应用中，连接部件还受到结构设计、加工工艺、装配精度以及机械载荷影响，因此需要开展零部件级可靠性验证。

国高材分析测试中心可围绕关键连接部件开展：

● 气密性测试；

● 焊接强度测试；

● 冲击强度测试；

● 尺寸精度评价；

● 装配匹配验证；

● 插拔寿命测试；

● 清洁度评价。

通过产品实际状态验证，帮助企业发现设计、制造和装配过程中的潜在风险。

环境可靠性评价：模拟真实服役条件

新能源汽车产品需要满足长期复杂环境运行要求。

国高材分析测试中心可通过多种环境可靠性试验，模拟产品实际使用过程中的挑战：

高低温循环

评价材料和结构在冷热交替条件下的稳定性。

盐雾腐蚀

评价金属连接区域长期环境耐腐蚀能力。

压力循环及寿命测试

模拟长期运行状态，分析产品性能衰减规律。

通过环境可靠性验证，帮助企业提前发现产品生命周期中的潜在风险。

失效分析与优化：帮助企业实现问题闭环

可靠性测试的价值不仅在于发现问题，更在于解决问题。

当产品出现异常时，国高材分析测试中心可结合高分子材料分析、微观结构表征以及失效分析技术，对问题进行深入诊断。

通过分析：

● 材料老化行为；

● 界面变化情况；

● 性能衰减规律；

● 结构薄弱区域；

帮助企业明确失效原因，并针对材料选择、结构设计和工艺控制提出优化方向。

助力新能源汽车产业高质量发展

新能源汽车产业竞争正在从“性能竞争”逐步走向“可靠性竞争”。

热管理系统中的关键连接部件虽然体积不大，却承担着保障系统长期稳定运行的重要作用。面对高温、低温、压力循环以及复杂环境因素的共同挑战，建立科学、系统的全生命周期可靠性评价体系，是提升产品质量和市场竞争力的重要保障。