保護汽車電子設備免受汙物和密封失效的影響

--混合動力和電動汽車電子零部件的防水透氣解決方案

引言：汽(qi)車(che)電(dian)氣(qi)化(hua)正(zheng)在(zai)穩(wen)步(bu)向(xiang)前(qian)發(fa)展(zhan)。無(wu)論(lun)采(cai)用(yong)傳(chuan)統(tong)內(nei)燃(ran)機(ji)還(hai)是(shi)電(dian)動(dong)動(dong)力(li)係(xi)統(tong)，在(zai)汽(qi)車(che)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)期(qi)內(nei)為(wei)其(qi)敏(min)感(gan)電(dian)子(zi)零(ling)部(bu)件(jian)提(ti)供(gong)保(bao)護(hu)是(shi)必(bi)不(bu)可(ke)少(shao)的(de)。混(hun)合(he)動(dong)力(li)和(he)電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)都(dou)麵(mian)臨(lin)新(xin)的(de)技(ji)術(shu)挑(tiao)戰(zhan)，隻(zhi)有(you)采(cai)用(yong)高(gao)效(xiao)壓(ya)力(li)均(jun)衡(heng)和(he)防(fang)水(shui)透(tou)氣(qi)組(zu)件(jian)，汽(qi)車(che)製(zhi)造(zao)商(shang)和(he)供(gong)應(ying)商(shang)才(cai)有(you)望(wang)應(ying)對(dui)這(zhe)些(xie)挑(tiao)戰(zhan)。

汽車電子零部件易受惡劣環境條件影響。無論是安裝在汽車底盤下還是發動機艙中

，電子零部件（如電動機
、控製單元、傳感器、壓縮機或泵中的電子零部件）都會受到極端溫度波動的影響，因此必須為其提供保護，防止汙物或液體侵入。滿足最基礎要求的防護等級為IP6k9k，該等級可確保電子設備外殼免受灰塵顆粒物、短時浸沒和蒸汽的影響。

采用內燃機的汽車和采用混合動力電機或電動機的汽車中的電子零部件麵臨著一個共同挑戰：其qi工gong作zuo溫wen度du與yu較jiao低di的de外wai部bu環huan境jing溫wen度du之zhi間jian存cun在zai差cha異yi。部bu件jian在zai車che輛liang運yun行xing過guo程cheng中zhong會hui升sheng溫wen
，如ru果guo此ci時shi接jie觸chu到dao溫wen度du較jiao低di的de道dao路lu濺jian水shui或huo洗xi車che水shui，它ta們men的de溫wen度du會hui迅xun速su降jiang低di。 zhezhongqingkuanghuizaidianzibujianwaikezhongxingchengjizhidezhenkongxiaoying，zhishikongqitongguomifengquanjinrubujianzhong。jingguoyiduanshijianhou
，zhezhongbuliangdeyalijunhenghuizaimifengquanhemifengzujianzhongchanshengyingli

，congerzaochengwuwukeliheyetiqinru
，duidianzibujianchanshengfushizuoyongbingsuoduanqishiyongshouming。dizhanduyetiheqingjiejiyongyucheliangshihuijiajuzhezhongqinruweixian。

電動和混合動力汽車所麵臨的特殊挑戰

混hun合he動dong力li和he電dian動dong汽qi車che的de電dian子zi部bu件jian會hui遭zao遇yu更geng加jia惡e劣lie的de環huan境jing條tiao件jian影ying響xiang。極ji高gao的de工gong作zuo溫wen度du和he更geng大da體ti積ji的de電dian子zi部bu件jian外wai殼ke使shi得de汽qi車che製zhi造zao商shang和he供gong應ying商shang更geng加jia難nan以yi均jun衡heng溫wen度du和he壓ya力li。動dong力li係xi統tong的de敏min感gan電dian子zi零ling部bu件jian，例li如ru電dian動dong機ji


、高性能電子部件、充電器
、啟動-停車發電機等，必須要耐受極高的溫差和壓差。

其(qi)原(yuan)因(yin)是(shi)，運(yun)行(xing)過(guo)程(cheng)中(zhong)產(chan)生(sheng)的(de)熱(re)量(liang)對(dui)這(zhe)些(xie)敏(min)感(gan)的(de)高(gao)性(xing)能(neng)電(dian)子(zi)零(ling)部(bu)件(jian)造(zao)成(cheng)的(de)影(ying)響(xiang)要(yao)超(chao)過(guo)它(ta)們(men)對(dui)傳(chuan)統(tong)內(nei)燃(ran)機(ji)汽(qi)車(che)電(dian)子(zi)零(ling)部(bu)件(jian)造(zao)成(cheng)的(de)影(ying)響(xiang)。為(wei)防(fang)止(zhi)這(zhe)些(xie)高(gao)性(xing)能(neng)電(dian)子(zi)部(bu)件(jian)因(yin)極(ji)端(duan)溫(wen)度(du)波(bo)動(dong)而(er)損(sun)壞(huai)，並(bing)使(shi)其(qi)在(zai)最(zui)佳(jia)溫(wen)度(du)範(fan)圍(wei)內(nei)工(gong)作(zuo)，通(tong)常(chang)會(hui)使(shi)用(yong)液(ye)體(ti)對(dui)它(ta)們(men)進(jin)行(xing)冷(leng)卻(que)。但(dan)這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)也(ye)有(you)風(feng)險(xian)，它(ta)會(hui)在(zai)外(wai)殼(ke)中(zhong)溫(wen)度(du)最(zui)低(di)點(dian)形(xing)成(cheng)凝(ning)露(lu)，腐(fu)蝕(shi)電(dian)子(zi)部(bu)件(jian)，致(zhi)使(shi)其(qi)過(guo)早(zao)出(chu)現(xian)故(gu)障(zhang)。 另一方麵
，例如車輛行駛時接觸低溫濺射水或洗車水造成的溫度突變也會損壞電子設備。

案例分析：均衡逆變器和高壓電池外殼中的壓力

下xia麵mian的de例li子zi通tong過guo清qing洗xi車che輛liang時shi交jiao流liu逆ni變bian器qi外wai殼ke中zhong的de壓ya力li變bian化hua來lai演yan示shi這zhe一yi現xian象xiang。逆ni變bian器qi可ke將jiang電dian池chi輸shu出chu的de直zhi流liu電dian轉zhuan換huan為wei交jiao流liu電dian，以yi供gong電dian動dong機ji使shi用yong。計ji算suan的de對dui象xiang是shi尺chi寸cun為wei40cm x 20cm x 20cm的外殼（相當於容積為16升）。在本例中
，外殼內部空間的四分之一是空的，這就是說
，外殼內包含4升可以自由流動的空氣。車輛運行過程中，逆變器的溫度可達到70°C。 洗車時，溫度為8°C至10°C的冷水會噴射到汽車底部，使逆變器在五分鍾內冷卻至40°C
，如圖1所示。

圖一

在未采用防水透氣產品的外殼中

，這種溫差會造成約90mbar的(de)真(zhen)空(kong)度(du)。每(mei)當(dang)車(che)輛(liang)駛(shi)過(guo)積(ji)有(you)冷(leng)水(shui)的(de)區(qu)域(yu)時(shi)
，都(dou)會(hui)形(xing)成(cheng)這(zhe)樣(yang)的(de)真(zhen)空(kong)
，真(zhen)空(kong)會(hui)對(dui)密(mi)封(feng)圈(quan)產(chan)生(sheng)極(ji)大(da)的(de)應(ying)力(li)
，經(jing)過(guo)一(yi)段(duan)時(shi)間(jian)後(hou)，密(mi)封(feng)圈(quan)將(jiang)發(fa)生(sheng)泄(xie)漏(lou)。 其後果是，清潔劑、油
、huaxuepinheshuidengwuzhijinrunibianqiwaike，duimingandedianziyuanqijianzaochengsunhuai。jiazhuangfangshuitouqichanpinkeyiquebaozhenkongxiaoyingdedaokuaisujunheng，erqiehainengconggenbenshangxiaochuyalifengzhi。caiyongfangshuitouqichanpindewaikezhongyalizaiduanduanliufenzhonghoubianhuifuweihuanjingyali。

由於體積原因
，混合動力或電動汽車的高壓電池需采用更有效的解決方案來均衡壓力。 zhezhongqingkuangxiadezuijiafangfashixuanyongjuyoujigaotouqiliangdefangshuitouqijiejuefangan。youyudianchizhihuiyujiansheshuierfeigaoyashuijiechu，yinciwuxucaiyongyufadongjijizhaoneizujianyiyanggaodefanghudengji。

在本例中
，電池外殼的尺寸為100cm x 50cm x 30cm，容積為150升，其中的自由空氣體積為50升。在從奧地利因斯布魯克（海拔570米）到布倫納山口（海拔1370米）的30分鍾車程中，電動汽車向上爬升的標高差為800米。在未采用防水透氣產品的電池上，這種情況會產生90mbar的正壓，即使在山口的休息站等待15分鍾後，壓力仍未均衡
，這樣就會使密封圈產生永久應力。90mbar的正壓相當於約450kg的壓力作用於麵積為0.5m²的(de)表(biao)麵(mian)
，輕(qing)型(xing)外(wai)殼(ke)無(wu)法(fa)長(chang)時(shi)間(jian)承(cheng)受(shou)這(zhe)樣(yang)的(de)壓(ya)力(li)。盡(jin)管(guan)密(mi)封(feng)圈(quan)的(de)設(she)計(ji)可(ke)以(yi)應(ying)對(dui)高(gao)載(zai)荷(he)
，但(dan)這(zhe)種(zhong)極(ji)端(duan)應(ying)力(li)最(zui)終(zhong)會(hui)導(dao)致(zhi)其(qi)失(shi)效(xiao)，致(zhi)使(shi)外(wai)殼(ke)無(wu)法(fa)密(mi)封(feng)。

比上山時在外殼中形成的正壓更危險的是下山時形成的90mbarzhenkongdu。weilejunhengzhezhongzhenkongdu
，kongqihuichuanguoshouyingxiangdemifengquanjinruwaike，jiangwuwukeliheyetidairuqizhong，congerzaiwaikeneixingchengninglu，jinerzaochengsunhai。zaicaiyongfangshuitouqichanpindewaikezhong，zhihuichanshengyue15mbar微不足道的真空度，因而不會對密封圈造成過重的負擔，並且這種壓差可以在15分鍾的停車休息時間內被完全均衡
，如圖2所示。

圖2

適用於混合動力和電動汽車空氣和壓力均衡的透氣膜技術

實現壓力均衡並確保電動機、動dong力li電dian子zi裝zhuang置zhi和he高gao壓ya電dian池chi在zai使shi用yong壽shou命ming內nei保bao持chi可ke靠kao，就jiu要yao采cai用yong安an裝zhuang透tou氣qi膜mo的de防fang水shui透tou氣qi解jie決jue方fang案an。透tou氣qi膜mo技ji術shu允yun許xu密mi閉bi外wai殼ke的de空kong氣qi交jiao換huan，而er且qie還hai可ke阻zu止zhi液ye體ti和he汙wu物wu顆ke粒li的de侵qin入ru。正zheng如ru在zai前qian文wen高gao壓ya電dian池chi示shi例li中zhong所suo看kan到dao的de情qing況kuang
，對dui於yu某mou個ge特te定ding應ying用yong而er言yan，透tou氣qi量liang和he透tou水shui壓ya是shi決jue定ding透tou氣qi膜mo性xing能neng的de兩liang個ge基ji本ben參can數shu。透tou氣qi量liang是shi指zhi給gei定ding時shi間jian和he給gei定ding壓ya差cha下xia穿chuan過guo透tou氣qi膜mo的de空kong氣qi量liang。借jie助zhu透tou氣qi量liang可ke確que定ding均jun衡heng壓ya差cha所suo需xu的de時shi間jian。透tou水shui壓ya是shi指zhi透tou氣qi膜mo發fa生sheng泄xie漏lou前qian必bi須xu承cheng受shou的de最zui小xiao靜jing水shui壓ya力li。但dan是shi，透tou氣qi量liang和he透tou水shui壓ya並bing非fei唯wei一yi的de變bian量liang：耐(nai)溫(wen)性(xing)和(he)耐(nai)化(hua)學(xue)性(xing)也(ye)是(shi)透(tou)氣(qi)膜(mo)組(zu)件(jian)的(de)重(zhong)要(yao)參(can)數(shu)。透(tou)氣(qi)膜(mo)供(gong)應(ying)商(shang)必(bi)須(xu)根(gen)據(ju)具(ju)體(ti)的(de)防(fang)水(shui)透(tou)氣(qi)應(ying)用(yong)
，為(wei)透(tou)氣(qi)膜(mo)選(xuan)擇(ze)最(zui)佳(jia)的(de)性(xing)能(neng)組(zu)合(he)。對(dui)於(yu)需(xu)要(yao)讓(rang)大(da)量(liang)空(kong)氣(qi)快(kuai)速(su)進(jin)出(chu)、erfanghudengjiyouwuxutaigaodedaxingdianchiwaikeeryan，caiyongtouqimokeyihuodejiaogaodetouqiliang。eranzhuangzaifadongjijicangdedianzibujianwaikexuyaojingchangyingduiwendufengzhi
，yincitongchangyingcaiyongnaiwenxinggaodetouqimo。youyuyujutiyingyongxiangguandetiaozhangebuxiangtong

，yinciqichezhizaoshanghegongyingshangyingyutouqimozhizaoshangjinmixiezuo
，yikaifachujishuxingjijingjixingfangmianzuiheshidejiejuefangan。

汽車透氣產品在混合動力和電動汽車中的應用

對(dui)於(yu)電(dian)動(dong)和(he)混(hun)合(he)動(dong)力(li)汽(qi)車(che)而(er)言(yan)，電(dian)子(zi)部(bu)件(jian)溫(wen)度(du)管(guan)理(li)所(suo)麵(mian)臨(lin)的(de)關(guan)鍵(jian)挑(tiao)戰(zhan)來(lai)自(zi)高(gao)性(xing)能(neng)電(dian)子(zi)部(bu)件(jian)的(de)液(ye)體(ti)冷(leng)卻(que)問(wen)題(ti)以(yi)及(ji)電(dian)子(zi)部(bu)件(jian)外(wai)殼(ke)的(de)體(ti)積(ji)較(jiao)大(da)。液(ye)體(ti)冷(leng)卻(que)本(ben)身(shen)會(hui)在(zai)外(wai)殼(ke)內(nei)產(chan)生(sheng)很(hen)高(gao)的(de)溫(wen)差(cha)，因(yin)此(ci)必(bi)須(xu)采(cai)用(yong)透(tou)氣(qi)膜(mo)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)進(jin)行(xing)補(bu)償(chang)，以(yi)均(jun)衡(heng)巨(ju)大(da)的(de)壓(ya)差(cha)並(bing)降(jiang)低(di)形(xing)成(cheng)凝(ning)露(lu)的(de)風(feng)險(xian)。對(dui)於(yu)體(ti)積(ji)較(jiao)大(da)的(de)電(dian)子(zi)零(ling)部(bu)件(jian)來(lai)說(shuo)
，即(ji)使(shi)極(ji)小(xiao)的(de)壓(ya)差(cha)也(ye)會(hui)產(chan)生(sheng)非(fei)常(chang)高(gao)的(de)機(ji)械(xie)載(zai)荷(he)，輕(qing)型(xing)外(wai)殼(ke)幾(ji)乎(hu)無(wu)法(fa)承(cheng)受(shou)這(zhe)樣(yang)的(de)載(zai)荷(he)。

在這些極端條件下， 如ru今jin越yue來lai越yue多duo的de全quan球qiu汽qi車che製zhi造zao廠chang商shang在zai戈ge爾er為wei混hun合he動dong力li和he電dian動dong汽qi車che尋xun求qiu到dao了le先xian進jin高gao效xiao的de汽qi車che透tou氣qi解jie決jue方fang案an。戈ge爾er汽qi車che防fang水shui透tou氣qi產chan品pin可ke有you效xiao保bao護hu汽qi車che電dian子zi零ling部bu件jian免mian受shou汙wu物wu和he密mi封feng失shi效xiao的de影ying響xiang
，顯xian著zhu提ti高gao部bu件jian的de可ke靠kao性xing，延yan長chang其qi使shi用yong壽shou命ming
，更geng減jian少shao了le設she計ji、zhizaohebaoxiuzhongdechengbentouru。qifangshuitouqimodexingnengyouweidute，keyikuaisujunhengyachahewencha，fangzhiwuwuheyetiqinrudianzilingbujian。geerqichefangshuitouqijiejuefangantongguojiangdiduihouzhongwaike、密封和墊圈的需求
，實現了對產品設計複雜性的簡化以及製造成本的減少，性能更可靠，並使實現全球性平台的一體化變得更為簡單。