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防水防塵要求在日常生活中經(jīng)常會遇到，如日常使用的手機、電器使用說明書均有標明。如iPhone11 宣傳中防水防塵等級能達到IP68 防護等級，當時也沒啥概念[1]。IP 防護等級是由IEC 所起草，將電器依其防塵防水特性加以分級[2]。那針對新能源汽車，尤其是電驅(qū)動力總成的IP 防護等級至關重要，不僅涉及產(chǎn)品安全，更是我們?nèi)松踩坏煤鲆暤囊粋€指標。

1 電驅(qū)動力總成防水防塵現(xiàn)狀

目前電驅(qū)動力總成趨勢：電機+控制器+減速器高度集成化、油冷設計，高電壓、高轉(zhuǎn)速、高效率、高可靠性，對電驅(qū)動力總成的工作環(huán)境提出了新的挑戰(zhàn)，且電驅(qū)動力總成工作安全性提出更高的要求。尤其針對高度集成化、高電壓、高可靠性等趨勢，對電驅(qū)動力總成防水防塵要求進一步提高[3]。

現(xiàn)階段對于電驅(qū)動力總成常規(guī)要求是IP67，目前上海新能源汽車上牌的地標要求即IP67，故電驅(qū)動力系統(tǒng)必須要達到這個標準。如有更高要求常用有IP69K，該要求主要是提高了水的溫度及壓力，環(huán)境條件更加嚴苛，一般高壓接插件都要求達到該防護等級。

電機和控制器由于內(nèi)部存在高壓，要求達到IP67 要求，目前行業(yè)趨勢油冷電驅(qū)動力總成（如Tesla Modle3），電機和減速器內(nèi)部腔體貫通，故減速器也逐漸需滿足IP67 要求，IP 防護等級要求對安全性至關重要，此外，還需要關注電驅(qū)動力總成系統(tǒng)級的功能要求，如主動放電、高壓互鎖等，進而又會涉及到多種故障和響應機制的定義。

2 電驅(qū)動力總成防水防塵定義

防護等級多以IP 后跟隨兩個數(shù)字來表述，數(shù)字用來明確防護的等級。

第一位數(shù)字表明設備抗微塵的范圍，或者是人們在密封環(huán)境中免受危害的程度。第二位數(shù)字表明設備防水的程度。

表2 IP 后第二位數(shù)字防水等級（電驅(qū)系統(tǒng)常用）

3 電驅(qū)動力總成如何滿足IP67 要求

電驅(qū)動力總成在總體布置需求設計密封，但除此之外在加載運行時，會因為發(fā)熱導致電驅(qū)動力總成腔體內(nèi)部氣體的熱膨脹，會產(chǎn)生內(nèi)外壓差，故不能完全密封，同時要保證在溫度驟降時，產(chǎn)生的冷凝液態(tài)或者霧狀水汽不能通過，則電驅(qū)動力總成同時兼顧內(nèi)外氣壓平衡又需滿足IP67 要求，故電驅(qū)動力總成上會安裝呼吸器。

呼吸器即防水透氣閥，防水透氣閥主要部件為內(nèi)部的e-PTFE防水透氣膜，憎水油及低透氣量結(jié)構(gòu)的膨體聚四氟乙烯（e-PTFE）薄膜與耐候性軟膠一體式成型在金屬件殼體上，具有抗外界潮氣及阻水等級高，耐高溫防油，單一性，以及抗紫外線等特點。

其工作原理為利用氣體分子、液體及灰塵顆粒的體積大小數(shù)量級差異，氣體分子可以通過，而液體、灰塵無法通過，從而實現(xiàn)防水透氣目的。

4 電驅(qū)動力總成呼吸器如何選型

呼吸器的選擇主要有以下幾個關鍵指標：通氣量、防護等級、環(huán)境適應性、安裝方式。

4.1 通氣量

呼吸器的通氣量是由e-PTFE 防水透氣膜來決定，e-PTFE 的孔隙率是決定通氣量的關鍵。

電驅(qū)動力總成安裝呼吸器的目的是為了保持電驅(qū)動力總成內(nèi)部氣壓平衡，避免出現(xiàn)壓力差。故需要計算電驅(qū)動力總成內(nèi)部腔體在單位時間的氣體壓力變化量與單位時間呼吸器的透氣量是否匹配。則需要清楚電驅(qū)動力總成的特性：電驅(qū)動力總成內(nèi)部空腔體積，極限工況下單位時間氣體壓力的變化量（一般電驅(qū)動力總成工作溫度需滿足-40℃—85℃）。

根據(jù)密閉腔體氣體平衡公式：

P=V/T＊常數(shù)(T 為絕對溫度，273+℃)，通氣量計算如下：

表3 通氣量計算

一般情況下選用通氣量大的產(chǎn)品會降低防水等級，且呼吸器內(nèi)外壓差達到25pa 就開始透氣以保持電驅(qū)動力總成內(nèi)外平衡。

4.2 防護等級

選擇呼吸器本體的IP 防護等級，根據(jù)電驅(qū)動力總成的需要一般要求在IP67 以上。

4.3 環(huán)境適應性

環(huán)境適應性是指呼吸器在其壽命周期內(nèi)的存儲、運輸及正常使用等狀態(tài)在各種極端應力作用下實現(xiàn)其預定的全套功能要求。

呼吸器的環(huán)境適應性一般包括耐溫度變化、抗UV 效果、跌落、鹽霧、遇濕透氣性、防塵率、耐老化等。

4.4 安裝方式

呼吸器一般選用螺紋、卡扣式安裝結(jié)構(gòu)，安裝便利，與殼體一般采用O 型密封圈，與應用產(chǎn)品安裝可靠及操作方法簡單易便[4]。

呼吸器在電驅(qū)動力總成中布局盡量布置在總成中心線偏上位置，便于總成運行時內(nèi)部熱氣體及時從呼吸器排出，避免熱空氣中水蒸氣上升遇到較冷的殼體而產(chǎn)生凝露現(xiàn)象；

呼吸器安裝位置需考慮安裝后不易被磕碰、避開正面經(jīng)受風雨、避免外界灰塵等顆粒物聚集位置，盡量避免堵塞內(nèi)部e-PTFE 防水透氣膜，如寶馬I3 布置于控制器箱體底部；

針對油冷電驅(qū)動力總成，呼吸器安裝位置盡量布置在遠離減速器潤滑油位置或在內(nèi)部做“迷宮”結(jié)構(gòu)，避免減速器高轉(zhuǎn)速時潤滑油進到呼吸器內(nèi)部，導致內(nèi)部防水透氣膜堵塞。

4.5 發(fā)展趨勢

（1）呼吸器閥芯為防水透氣膜+油汽過濾芯雙層結(jié)構(gòu)，阻擋油汽沖擊，進一步提高效果，可適用于減速器及油冷電驅(qū)總成；

（2）增加憎水、憎油特性，有效防水疏油；

（3）多孔結(jié)構(gòu)，快速平衡內(nèi)外壓差，有效降低鹽晶產(chǎn)生。

5 結(jié)語

由于整車行駛環(huán)境復雜（如涉水、暴雨、沙塵等極端），對電驅(qū)動力總成的IP 防護等級要求會更加嚴酷；以及按新能源整車及電驅(qū)動力總成發(fā)展趨勢，對電驅(qū)動力總成的呼吸器防護要求也會提出新的挑戰(zhàn)，提高呼吸器的遇濕透氣性、遇油透氣性也是必然趨勢。