IP防尘防水与IP电气防护

在电池系统的开发过程中，有两类IP是经常需要碰到的，一类是防尘防水等级，如IP67，IP69K等，另一类是电气防护等级，如IPXXB，IPXXD等。前者属于机械安全范畴，后者属于电气安全范畴。

IP67或更高要求也经常被整车企业拿来做为展示产品安全性的一项突出特质，早有上汽荣威电池包“泡鱼缸”，近有2019广州车展哪吒展示的电池系统“浸水池”。

两者因为都对“防止外物进入”提出要求，又同时作用在同一个物体（电池系统PACK）上，有时会给人造成一些困惑，这里探讨下二者的区别与联系。

• 标准的对比

IP防尘防水与IP电气防护主要参考标准：GB4208-2008与ISO20653-2006。

GB4208-2008：国标中对防尘要求分别为IP1X，IP2X， IP3X，IP4X，IP5X，IP6X。对防水要求分别为IPX1，IPX2，IPX3，IPX4，IPX5，IPX6，IPX7，IPX8。

ISO20653-2006：ISO中对防尘要求分别为IP1X，IP2X， IP3X，IP4X，IP5kX，IP6kX。对防水要求分别为IPX1，IPX2，IPX3，IPX4k，IPX5，IPX6，IPX6k，IPX7，IPX8，IPX9k。

说明：

1). IP6X与IP6KX要求是等同的。

2). IPX9k与IPX7，IPX8关注点不同,IPX7或IPX8关注样品防浸水能力，而IPX９k关注样品耐高压高温水冲洗的能力，不能认为IP9k比IPX7或IPX8严酷。

• 两者的关联

IPXXD：防直径为1mm，长度100mm的金属线，在1N的推力下，不能穿过Pack的缝隙或穿过Pack的缝隙接触不到危险的带电部件，满足这个要求即满足IPXXD。

IP4X：直径1.0mm球形物体试具不得完全进入壳内

比较以上两点会发现，IPXXD对直径1mm的要求，与IP4X很有相似性，而实际上标准对这两个的定义完全不同。

相同点：IPXXD与IP4X都对外界可能进入的物体尺寸为1mm,

不同点：IP4X要求1mm直径的物体完全不能进入，而IPXXD可以进入，只要不接触到危险部件。

安全防护与外界固体物体进入之间的联系：

由于IP4X与IPXXD对尺寸的要求是相同的，也就是说满足IP4X则一定满足了IPXXD，在IP4X后面不必要再增加字母说明，如果出现了IP4XD，则是画蛇添足。

实际上满足IP3X，也可以满足IPXXD，如下图（引自GB4208-附录表A.1）所示，从箱体的外露缺口尺寸2mm，满足IP3X<2.5mm直径的要求，也就一定满足IPXXC的要求，由于缺口有一个拐角，有效防止了100mm长充，直径1mm金属线接触危险带电部件的可能性，即满足IPXXD。

如果将IP防尘等级与电气安全防护等级对应关系汇总到一张表格里，则如下所示：

从上表中可以看到，没有IP1XA，IP2XB，IP3XC，IP4XD，原因已在上述说明。

从测试工具描述上来，100mm与手柄中间的圆球挡盘，直径为35mm，也就是测试IP1XC与IP1XD时，如果孔径在35~40mm之间，就有挡盘完全进入箱体的可能性，失去了测试的意义，实际上IP1XC 是没有意义的，IP1XD在GB4208标准附表中，参考图7与图8示例，这个只能说是特两种特殊情况，不具备一般适应性。

• 测试通过/失败判断条件

两类IP的性能均需要通过测试来进行验证，测试通过与否主要依据如下：

第1位特征数字

IP1X要求：直径50mm球形物体试具不得完全进入壳内；

……

IP4X要求：直径1.0mm球形物体试具不得完全进入壳内；

IP5X要求：直径1.0mms 要求不能完成防止尘埃进入，但进入的灰尘量不影响设备的正常运行，不得影响安全。

IP6X要求：直径1.0mm无灰尘进入。

关注点：

1). IP1X，IP2X，IP3X，IP4X都不需要防尘设备测试，只需要试具测试即可。

2).IP5X与IP6X测试方法相同，IP5X的要求，体现在测试上：是对Pack测试前后基本功能与绝缘耐压性能的要求。

第2位特征数字

IPX1要求：垂直方向滴水应无有害影响；

……

IPX6向外壳各个方向强烈喷水无有害影响；

IPX7浸入规定压力的水中经规定时间后外壳进水量不致达到有害程度；

IPX8按生产厂和用户双方同意的条件持续潜水后外壳进水量不致达到有害程度；

关注点：

1).判断测试是否通过，有一定的灵活性，是否对样品造成有害影响，主要体现在样品的功能是否损伤，样品的绝缘耐压性能是否损伤。

第3位特征数字

IPXXA要求：直径50mm球形试具与危险部件必须保持足够的间隙；

……

IPXXD要求：直径1mm球形试具与危险部件必须保持足够的间隙；

关注点：

1).安全防护的设计需要考虑到箱体的散热风口孔径与安全防护等级的对应关系，孔径的大小直接决定了安全防护的等级；

2).危险带电部件与箱体的的距离，以及散热孔或其他接口孔是否需要做遮挡处理，增加安全防护等级。

• 冲水测试与浸水测试的对比

有时在项目的开发过程中，会发现防冲水测试IPX6k，可以一次测试通过，但IPX7测试六七次都不能通过，这两个测试的差别在哪里，从设计上分别需要考虑什么？

IPX7：主要验证Pack能否在1米的水深下，30分钟内水不能进入箱体或进入水量不能损害产品的功能。

表征的实际情况：车辆掉进水沟或浅水池中的情况。

设计上需要考虑：设计要需要考虑箱体的拐角的耐压强度，焊接工艺，上下箱体之间的结合面的宽度，密封垫的平整度，MSD的防水性能，高低压接插件的防水性能。

IPX6：主要验证产品耐高压水（10个大气压）75l/min ,持续3min的耐冲击能力。

表征的实际情况：车辆在高压水洗车的情况。

设计上需要考虑：箱体的拐角的强度，上下箱体的之间的咬合方式，密封垫平整度。

很明显，IPX7比IPX6k的要求高了非常多，因为Pack在1m深的水中，水压会突破任何可能进入的薄弱点，最明显的是上下箱体的结合处，通过防冲水是很容易的，通过防浸水是很难的。

• 电池箱体对IP等级与安全防护的要求

箱体的防尘防水与安全防护要求，与箱体的安装位置是对应的，产品的IP等级需要从设计上就考虑进去，通过实际的测试来验证。

Pack在车的安装位置最常见的是乘客舱内和乘客舱底部，这两个位置对IP等级要求及说明总结如下表所示。

---