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,如IP67,IP69K等,另一類是電氣防護(hù)等級,如IPXXB,IPXXD等。前者屬于機械安全范疇,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”。 兩者因為都對“防止外物進(jìn)入”提出要求,又同時作用在同一個物體(電池系統(tǒng)PACK)上,有時會給人造成一些困惑,這里探討下二者的區(qū)別與聯(lián)系。
IP防塵防水與IP電氣防護(hù)主要參考標(biāo)準(zhǔn):GB4208-2008與ISO20653-2006。 GB4208-2008:國標(biāo)中對防塵要求分別為IP1X,IP2X, IP3X,IP4X,IP5X,IP6X。對防水要求分別為IPX1,IPX2,IPX3,IPX4,IPX5,IPX6,IPX7,IPX8。 ISO20653-2006:ISO中對防塵要求分別為IP1X,IP2X, IP3X,IP4X,IP5kX,IP6kX。對防水要求分別為IPX1,IPX2,IPX3,IPX4k,IPX5,IPX6,IPX6k,IPX7,IPX8,IPX9k。 說明: 1). IP6X與IP6KX要求是等同的。 2). IPX9k與IPX7,IPX8關(guān)注點不同,IPX7或IPX8關(guān)注樣品防浸水能力,而IPX9k關(guān)注樣品耐高壓高溫水沖洗的能力,不能認(rèn)為IP9k比IPX7或IPX8嚴(yán)酷。
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的帶電部件,滿足這個要求即滿足IPXXD。 IP4X:直徑1.0mm球形物體試具不得完全進(jìn)入殼內(nèi) 比較以上兩點會發(fā)現(xiàn),IPXXD對直徑1mm的要求,與IP4X很有相似性,而實際上標(biāo)準(zhǔn)對這兩個的定義完全不同。 相同點:IPXXD與IP4X都對外界可能進(jìn)入的物體尺寸為1mm, 不同點: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IP4X與IPXXD對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,由于缺口有一個拐角,有效防止了100mm長充,直徑1mm金屬線接觸危險帶電部件的可能性,即滿足IPXXD。 如果將IP防塵等級與電氣安全防護(hù)等級對應(yīng)關(guān)系匯總到一張表格里,則如下所示: 從上表中可以看到,沒有IP1XA,IP2XB,IP3XC,IP4XD,原因已在上述說明。 從測試工具描述上來,100mm與手柄中間的圓球擋盤,直徑為35mm,也就是測試IP1XC與IP1XD時,如果孔徑在35~40mm之間,就有擋盤完全進(jìn)入箱體的可能性,失去了測試的意義,實際上IP1XC 是沒有意義的,IP1XD在GB4208標(biāo)準(zhǔn)附表中,參考圖7與圖8示例,這個只能說是特兩種特殊情況,不具備一般適應(yīng)性。
兩類IP的性能均需要通過測試來進(jìn)行驗證,測試通過與否主要依據(jù)如下: 第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)備的正常運行,不得影響安全。 IP6X要求:直徑1.0mm無灰塵進(jìn)入。 關(guān)注點: 1). IP1X,IP2X,IP3X,IP4X都不需要防塵設(shè)備測試,只需要試具測試即可。 2).IP5X與IP6X測試方法相同,IP5X的要求,體現(xiàn)在測試上:是對Pack測試前后基本功能與絕緣耐壓性能的要求。 第2位特征數(shù)字 IPX1要求:垂直方向滴水應(yīng)無有害影響; …… IPX6向外殼各個方向強烈噴水無有害影響; 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: 1).判斷測試是否通過,有一定的靈活性,是否對樣品造成有害影響,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。 第3位特征數(shù)字 IPXXA要求:直徑50mm球形試具與危險部件必須保持足夠的間隙; …… IPXXD要求:直徑1mm球形試具與危險部件必須保持足夠的間隙; 關(guān)注點: 1).安全防護(hù)的設(shè)計需要考慮到箱體的散熱風(fēng)口孔徑與安全防護(hù)等級的對應(yīng)關(guān)系,孔徑的大小直接決定了安全防護(hù)的等級; 2).危險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。
有時在項目的開發(fā)過程中,會發(fā)現(xiàn)防沖水測試IPX6k,可以一次測試通過,但I(xiàn)PX7測試六七次都不能通過,這兩個測試的差別在哪里,從設(shè)計上分別需要考慮什么? IPX7:主要驗證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。 表征的實際情況:車輛掉進(jìn)水溝或淺水池中的情況。 設(shè)計上需要考慮:設(shè)計要需要考慮箱體的拐角的耐壓強度,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:主要驗證產(chǎn)品耐高壓水(10個大氣壓)75l/min ,持續(xù)3min的耐沖擊能力。 表征的實際情況:車輛在高壓水洗車的情況。 設(shè)計上需要考慮:箱體的拐角的強度,上下箱體的之間的咬合方式,密封墊平整度。 很明顯,IPX7比IPX6k的要求高了非常多,因為Pack在1m深的水中,水壓會突破任何可能進(jìn)入的薄弱點,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。
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應(yīng)的,產(chǎn)品的IP等級需要從設(shè)計上就考慮進(jìn)去,通過實際的測試來驗證。 Pack在車的安裝位置最常見的是乘客艙內(nèi)和乘客艙底部,這兩個位置對IP等級要求及說明總結(jié)如下表所示。 |
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