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動(dòng)力電池系統(tǒng)的IP防塵防水與IP電氣防護(hù)

作者:信息發(fā)布員 來源:東莞市華圳電子科技有限公司 時(shí)間:2019/12/9 23:09:34

在電池系統(tǒng)的開發(fā)過程中,有兩類IP是經(jīng)常需要碰到的,一類是防塵防水等級(jí),如IP67,IP69K等,另一類是電氣防護(hù)等級(jí),如IPXXB,IPXXD等。前者屬于機(jī)械安全范疇,后者屬于電氣安全范疇。

 

IP67或更高要求也經(jīng)常被整車企業(yè)拿來做為展示產(chǎn)品安全性的一項(xiàng)突出特質(zhì),早有上汽榮威電池包“泡魚缸”,近有2019廣州車展哪吒展示的電池系統(tǒng)“浸水池”。


兩者因?yàn)槎紝?duì)“防止外物進(jìn)入”提出要求,又同時(shí)作用在同一個(gè)物體(電池系統(tǒng)PACK)上,有時(shí)會(huì)給人造成一些困惑,這里探討下二者的區(qū)別與聯(lián)系。

 

  • 標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比

IP防塵防水與IP電氣防護(hù)主要參考標(biāo)準(zhǔn):GB4208-2008ISO20653-2006。

GB4208-2008:國標(biāo)中對(duì)防塵要求分別為IP1XIP2X, IP3XIP4X,IP5XIP6X。對(duì)防水要求分別為IPX1IPX2,IPX3IPX4,IPX5IPX6,IPX7,IPX8

ISO20653-2006ISO中對(duì)防塵要求分別為IP1X,IP2X IP3X,IP4XIP5kX,IP6kX。對(duì)防水要求分別為IPX1,IPX2IPX3,IPX4k,IPX5,IPX6,IPX6k,IPX7,IPX8,IPX9k。

 

說明:

1). IP6XIP6KX要求是等同的。

2). IPX9kIPX7,IPX8關(guān)注點(diǎn)不同,IPX7IPX8關(guān)注樣品防浸水能力,而IPXk關(guān)注樣品耐高壓高溫水沖洗的能力,不能認(rèn)為IP9kIPX7IPX8嚴(yán)酷。

 

  • 兩者的關(guān)聯(lián)

IPXXD:防直徑為1mm,長度100mm的金屬線,在1N的推力下,不能穿過Pack的縫隙或穿過Pack的縫隙接觸不到危險(xiǎn)的帶電部件,滿足這個(gè)要求即滿足IPXXD。

IP4X:直徑1.0mm球形物體試具不得完全進(jìn)入殼內(nèi)


比較以上兩點(diǎn)會(huì)發(fā)現(xiàn),IPXXD對(duì)直徑1mm的要求,與IP4X很有相似性,而實(shí)際上標(biāo)準(zhǔn)對(duì)這兩個(gè)的定義完全不同。

相同點(diǎn):IPXXDIP4X都對(duì)外界可能進(jìn)入的物體尺寸為1mm,

不同點(diǎn):IP4X要求1mm直徑的物體完全不能進(jìn)入,而IPXXD可以進(jìn)入,只要不接觸到危險(xiǎn)部件。


安全防護(hù)與外界固體物體進(jìn)入之間的聯(lián)系:

由于IP4XIPXXD對(duì)尺寸的要求是相同的,也就是說滿足IP4X則一定滿足了IPXXD,在IP4X后面不必要再增加字母說明,如果出現(xiàn)了IP4XD,則是畫蛇添足。

實(shí)際上滿足IP3X,也可以滿足IPXXD,如下圖(引自GB4208-附錄表A.1)所示,從箱體的外露缺口尺寸2mm,滿足IP3X<2.5mm直徑的要求,也就一定滿足IPXXC的要求,由于缺口有一個(gè)拐角,有效防止了100mm長充,直徑1mm金屬線接觸危險(xiǎn)帶電部件的可能性,即滿足IPXXD。

 


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從上表中可以看到,沒有IP1XA,IP2XBIP3XC,IP4XD,原因已在上述說明。

從測(cè)試工具描述上來,100mm與手柄中間的圓球擋盤,直徑為35mm,也就是測(cè)試IP1XCIP1XD時(shí),如果孔徑在35~40mm之間,就有擋盤完全進(jìn)入箱體的可能性,失去了測(cè)試的意義,實(shí)際上IP1XC 是沒有意義的,IP1XDGB4208標(biāo)準(zhǔn)附表中,參考圖7與圖8示例,這個(gè)只能說是特兩種特殊情況,不具備一般適應(yīng)性。

 

  • 測(cè)試通過/失敗判斷條件

兩類IP的性能均需要通過測(cè)試來進(jìn)行驗(yàn)證,測(cè)試通過與否主要依據(jù)如下:

1位特征數(shù)字

IP1X要求:直徑50mm球形物體試具不得完全進(jìn)入殼內(nèi);

……

IP4X要求:直徑1.0mm球形物體試具不得完全進(jìn)入殼內(nèi);

IP5X要求:直徑1.0mms 要求不能完成防止塵埃進(jìn)入,但進(jìn)入的灰塵量不影響設(shè)備的正常運(yùn)行,不得影響安全。

IP6X要求:直徑1.0mm無灰塵進(jìn)入。

關(guān)注點(diǎn):

1). IP1XIP2X,IP3XIP4X都不需要防塵設(shè)備測(cè)試,只需要試具測(cè)試即可。

2).IP5XIP6X測(cè)試方法相同,IP5X的要求,體現(xiàn)在測(cè)試上:是對(duì)Pack測(cè)試前后基本功能與絕緣耐壓性能的要求。

 

2位特征數(shù)字

IPX1要求:垂直方向滴水應(yīng)無有害影響;

……

IPX6向外殼各個(gè)方向強(qiáng)烈噴水無有害影響;

IPX7浸入規(guī)定壓力的水中經(jīng)規(guī)定時(shí)間后外殼進(jìn)水量不致達(dá)到有害程度;

IPX8按生產(chǎn)廠和用戶雙方同意的條件持續(xù)潛水后外殼進(jìn)水量不致達(dá)到有害程度;

關(guān)注點(diǎn):

1).判斷測(cè)試是否通過,有一定的靈活性,是否對(duì)樣品造成有害影響,主要體現(xiàn)在樣品的功能是否損傷,樣品的絕緣耐壓性能是否損傷。

 

3位特征數(shù)字

IPXXA要求:直徑50mm球形試具與危險(xiǎn)部件必須保持足夠的間隙;

……

IPXXD要求:直徑1mm球形試具與危險(xiǎn)部件必須保持足夠的間隙;

關(guān)注點(diǎn):

1).安全防護(hù)的設(shè)計(jì)需要考慮到箱體的散熱風(fēng)口孔徑與安全防護(hù)等級(jí)的對(duì)應(yīng)關(guān)系,孔徑的大小直接決定了安全防護(hù)的等級(jí);

2).危險(xiǎn)帶電部件與箱體的的距離,以及散熱孔或其他接口孔是否需要做遮擋處理,增加安全防護(hù)等級(jí)。

 

  • 沖水測(cè)試與浸水測(cè)試的對(duì)比

有時(shí)在項(xiàng)目的開發(fā)過程中,會(huì)發(fā)現(xiàn)防沖水測(cè)試IPX6k,可以一次測(cè)試通過,但IPX7測(cè)試六七次都不能通過,這兩個(gè)測(cè)試的差別在哪里,從設(shè)計(jì)上分別需要考慮什么?


IPX7:主要驗(yàn)證Pack能否在1米的水深下,30分鐘內(nèi)水不能進(jìn)入箱體或進(jìn)入水量不能損害產(chǎn)品的功能。

表征的實(shí)際情況:車輛掉進(jìn)水溝或淺水池中的情況。

設(shè)計(jì)上需要考慮:設(shè)計(jì)要需要考慮箱體的拐角的耐壓強(qiáng)度,焊接工藝,上下箱體之間的結(jié)合面的寬度,密封墊的平整度,MSD的防水性能,高低壓接插件的防水性能。


IPX6:主要驗(yàn)證產(chǎn)品耐高壓水(10個(gè)大氣壓)75l/min ,持續(xù)3min的耐沖擊能力。

表征的實(shí)際情況:車輛在高壓水洗車的情況。

設(shè)計(jì)上需要考慮:箱體的拐角的強(qiáng)度,上下箱體的之間的咬合方式,密封墊平整度。


很明顯,IPX7IPX6k的要求高了非常多,因?yàn)?/span>Pack1m深的水中,水壓會(huì)突破任何可能進(jìn)入的薄弱點(diǎn),最明顯的是上下箱體的結(jié)合處,通過防沖水是很容易的,通過防浸水是很難的。

 

  • 電池箱體對(duì)IP等級(jí)與安全防護(hù)的要求

箱體的防塵防水與安全防護(hù)要求,與箱體的安裝位置是對(duì)應(yīng)的,產(chǎn)品的IP等級(jí)需要從設(shè)計(jì)上就考慮進(jìn)去,通過實(shí)際的測(cè)試來驗(yàn)證。

Pack在車的安裝位置最常見的是乘客艙內(nèi)和乘客艙底部,這兩個(gè)位置對(duì)IP等級(jí)要求及說明總結(jié)如下表所示。