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一、冷凝水的形成 在新能源汽車的應(yīng)用中，當(dāng)控制單元處于運行過程中，尤其是高負(fù)荷運行時，電子元件會因電流通過電阻而產(chǎn)生熱量，這些熱量如果不及時散發(fā)，便會導(dǎo)致殼體內(nèi)部溫度的上升。而在其停止工作后，由于沒有了新熱量的產(chǎn)生，殼體內(nèi)部的溫度會逐漸下降，如果此時環(huán)境溫度低于殼體內(nèi)部的初始溫度，那么殼體內(nèi)部空氣會開始冷卻。隨著溫度下降，殼體內(nèi)部的空氣能夠容納的水蒸氣量減少，當(dāng)空氣冷卻到一定程度，達(dá)到飽和狀態(tài)，多余的水蒸氣就會凝結(jié)成液態(tài)水，即形成冷凝水。 尤其是在以金屬殼體為應(yīng)用的控制器中，由于金屬殼體的外表面與較低環(huán)境溫度的空氣直接接觸，而其內(nèi)表面則與內(nèi)部較為溫暖的空氣接觸，在控制單元停止工作后，金屬殼體外表面較低的溫度將快速傳導(dǎo)至內(nèi)部，從而使得金屬內(nèi)壁的溫度下降速度快于殼體內(nèi)部空氣的冷卻，當(dāng)兩者溫度差較大時，溫暖的內(nèi)部空氣與低溫的金屬內(nèi)壁接觸，將使得水蒸氣附著其上從而形成冷凝水。 二、冷凝水的危害 附著在殼體表面的冷凝水將隨著車輛的運行而發(fā)生晃動，并有可能從殼體上滴落或沿殼體內(nèi)壁流下，此冷凝水將會積聚在控制單元的電路板上，從而導(dǎo)致短路等異常，而此異常會隨著水分的蒸發(fā)而消失，又會隨著冷凝水的形成而再次出現(xiàn)。于車端而言，此故障便會時有時無，難以排查，而一旦定位到問題所在后，由于故障原因出現(xiàn)在控制單元的內(nèi)部，若不拆開殼體，維修人員通常也難以確定其具體原因。另外，冷凝水的長期存在還將會腐蝕金屬部件、破壞絕緣材料從而降低控制單元的可靠性和壽命。 三、解決方案 在車載應(yīng)用中，為解決因溫度變化而導(dǎo)致在控制單元中可能形成冷凝水的現(xiàn)象，通常在產(chǎn)品的殼體設(shè)計時會通過增加【防水透氣閥】以平衡殼體內(nèi)外的氣壓，利用其允許空氣進(jìn)入但防止水分進(jìn)入的特性，可降低內(nèi)部相對濕度，從而減少冷凝水的形成。  在車載控制單元中所應(yīng)用的防水透氣閥通常采用e-PTFE（膨體聚四氟乙烯）膜材料，這種材料具有微孔結(jié)構(gòu)，在微觀層面上形成了曲折的通道，其孔徑小于水分子的直徑，但大于空氣分子的平均自由路徑長度，因此空氣分子可以輕松通過這些通道，而水分子由于表面張力和毛細(xì)作用，難以滲透進(jìn)入這些狹窄的通道。所以它可以阻擋水汽，但同時又允許空氣分子通過，此特性可以降低殼體內(nèi)部的相對濕度，減少內(nèi)部電子元件上水汽凝結(jié)的風(fēng)險，防止可能的短路或腐蝕。  另外，溫度的變化會導(dǎo)致殼體內(nèi)氣體體積膨脹或收縮，如果沒有透氣機(jī)制，這可能導(dǎo)致殼體變形或密封效果減弱。因此通過防水透氣閥允許殼體內(nèi)氣體自由進(jìn)出的特性，有助于平衡因溫度變化而產(chǎn)生的氣壓差，防止因氣壓差導(dǎo)致的密封損壞或殼體形變。  四、哪些控制單元需要防水透氣閥 車載控制單元的殼體上是否需要安裝防水透氣閥，主要取決于該控制單元的工作環(huán)境、密封等級要求以及其內(nèi)部電子元件對環(huán)境條件的敏感度。 通常，如果控制單元在車上的安裝位置可能存在遭受水濺或濕氣侵襲的風(fēng)險，如底盤附近或外部暴露區(qū)域，那么為防止水氣的進(jìn)入，安裝于此類區(qū)域的控制單元首先其防護(hù)等級（IP）會較高，為了防止其因溫度變化而產(chǎn)生氣壓差，從而降低產(chǎn)品密封性，此時防水透氣閥的應(yīng)用概率會更大。 相反，若控制單元的安裝位置在相對干燥且封閉的空間內(nèi)，如座艙中控位置等環(huán)境較好的區(qū)域，此時由于水濺等風(fēng)險的概率極低，那么對于控制單元的防護(hù)等級需求通常也不會很高，這將使得控制單元的殼體密封性較弱。不高的密封性使得控制單元的內(nèi)部與環(huán)境空氣始終處于流通中，即使在高負(fù)荷運行后，其所產(chǎn)生的熱量也可快速散出，而流通的空氣讓控制單元的內(nèi)外溫度可保持接近，因此難以形成凝露現(xiàn)象。同時可快速散出的熱量不會導(dǎo)致控制單元內(nèi)部因溫度變化而產(chǎn)生壓力差，所以其密封性也不存在受到影響的可能了。因此，此時的控制單元對于防水透氣閥的應(yīng)用概率便會下降。  對于一些盡管安裝于環(huán)境較好區(qū)域的控制單元而言，如座艙域、中央控制單元等，由于其產(chǎn)品的重要性決定了此類產(chǎn)品必須具有較高的防護(hù)等級，同時其在運行時的高負(fù)荷可能會讓其產(chǎn)生較多的熱量，此時為防止壓差變化、凝露的可能，防水透氣閥的應(yīng)用也會是首選。 綜上所述，防水透氣閥在車載產(chǎn)品中的應(yīng)用與否，需根據(jù)產(chǎn)品在車上的安裝位置以及該產(chǎn)品的特性進(jìn)行綜合考量。  |
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