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我发现技术做的时间越长，就需要越了解底层的科学原理。否则经验再长再多，永远只停留在事情的表面，而未深入事物的本质。
今天想介绍下一般汽车产品的电机控制器的整机气密测试的压力标准的由来。
按照之前的工作方法，可能就说这个测试压力，应该由整车厂OEM提出给零部件厂商，我们不需要知道。但是如果按照这样的工作方法，一直不改变，从不向每个问题或者技术要求提出更深层次的问题的话，资历老的员工越来越会被年轻人取代，逐渐就会失去竞争力。
我做过新能源动力总成电驱动的电控产品，记得当初几家OEM的电控整机气密性测试压力的数值都在40~50Kpa左右；如今，我又涉及了转向电机控制器产品，了解到这类产品的整机气密测试压力数值为51.7Kpa。
当然上述两类控制器的密封要求均为IP67或IP6K9K。从数值上来看，测试压力要求如此接近，是不是存在着相似的标准来源？
我通过查询和搜索信息的方式，未能找到一些合理的解释。但是后来通过一些计算发现和这个要求比较接近，现在试着将这个研究过程分享出来，同行或者感兴趣的朋友可以互相交流下，帮忙看看是否是这样来的？
有个著名的实验叫“马德堡半球实验”，证明了大气压强的存在。在地球的表面，覆盖着一层厚厚的由空气组成的大气层。在大气层中的物体，都要受到来自空气分子撞击产生的压力。
标准大气压（Standard atmospheric pressure）是在标准大气条件下海平面的气压，1644年由物理学家托里拆利提出，其值为101.325kPa，是压强的单位，记作atm。
(其中标准大气条件气体的温度为20℃，绝对湿度h0=11g/m³。)
再来了解“绝对湿度”的概念：
指的是每立方米湿空气中所含水蒸气的质量，即水蒸气密度，单位为kg/m³ 。
海平面 （Sea level）是海的平均高度。指在某一时刻假设没有潮汐、波浪、海涌或其他扰动因素引起的海面波动，海洋所能保持的水平面。
海拔（Elevation），是指地面某个地点高出海平面的垂直距离。是某地与海平面的高度差，通常以平均海平面做标准来计算。海拔的起点叫海拔零点或水准零点，是某一滨海地点的平均海水面。它是根据当地测潮站的多年记录，把海水面的位置加以平均而得出的。
热力学温度，又称开尔文温标、绝对温标，简称开氏温标，是国际单位制七个基本物理量之一，单位为开尔文，简称开，（符号为K），其描述的是客观世界真实的温度，同时也是制定国际协议温标的基础，是一种标定、量化温度的方法。
热力学温度又被称为绝对温度，是热力学和统计物理中的重要参数之一。一般所说的绝对零度指的便是0K，对应零下273.15摄氏度。
气压与海拔、温度的关系
现实生活中，我们在海拔高的地方，比如在飞机上，会发现原先带的面包包装是瘪的，但是在万米高空上却鼓鼓的；又比如，原先老式的电饭锅烧开后，锅盖会被顶起。这些现象都体现了气压与海拔和温度的关系。
接下来将介绍下理想气体的状态方程，可以帮助我们理解三者之间的关系：
理想气体状态方程(Ideal Gas Law)，又称理想气体定律、普适气体定律，是描述理想气体在处于平衡态时，压强、体积、温度间关系的状态方程。它建立在玻义耳-马略特定律、查理定律、盖-吕萨克定律等定律的基础上，由法国科学家克拉珀龙（Benoit Pierre Emile Clapeyron）于1834年提出。
理想气体状态方程可用pV=nRT表示，式中：p为压强（Pa），V为气体体积(m³)，T为温度(K)，n为气体的物质的量(mol)，R为摩尔气体常数（也叫普适气体恒量）(J/（mol.K）)。
后面打算用这个公式来计算下如何选择合适的透气阀。本文先不讲了。
汽车电控的IP防护等级通常为IP67和IP6K9K。具体测试方法可以参考标准ISO-20653。
由于9K是模拟高压水枪时的情况，不涉及浸没在水中，所以此处以IPX7为例，先来计算将电控产品浸没到水下1m时的产品受到的压差。
我们可以根据液体压强公式p=ρgh来计算：
已知条件为水的密度1g/cm³,深度为1m，重力加速度为9.8N/kg;
那么很容易计算得出：P=10Kpa=0.1bar。
需要注意的是这个P不是绝对压力，可以换句话说是在水深1m时控制器受到的水的压差为0.1bar，是一个相对压力。
也就是电控产品需要满足IP67的话，首先必须能够承受压差，然后才能满足密封要求。
所以只要整机测试压力大于10Kpa,理论上就能验证产品是否能满足IP67。
接下来，我们考虑下整机的恶劣工况，也就是需要考量整机腔体内部压差的极限值。
我们知道，海拔越高，气压越低，同样，温度也会带来气压的变化。比如通常温度越高，气压越大，温度越低，气压越小。这个同样，可以通过上面式2-1可以看出来。
电控的一般工作环境温度范围在-40~105℃，海拔变化范围在0~5000m；
我们假设条件一：
在相同的海拔5000m条件下，产品的温度分别为105℃和-40℃，通过式2-1来求得在海拔相同条件下，温度差带来的压差：
我们假设条件二：
在相同的温度（室温）25℃条件下，产品的海拔分别为0m和5000m，通过式2-1来求得在温度相同条件下，海拔差带来的压差：
那么结合高度和温度的总体变化带来的压差就是：
△P总=14.7+42.5=57.2Kpa。
因为57.2>10，所以如果采用57.2Kpa作为整机气密测试的充气压力的话，能够覆盖IP67的检查。
那么这个数值，和我最开始的说法有多少误差呢？
我做过新能源动力总成电驱动的电控产品，记得当初几家OEM的电控整机气密性测试压力的数值都在40~50Kpa左右；如今，我又涉及了转向电机控制器产品，了解到这类产品的整机气密测试压力数值为51.7Kpa。
今天的文章有点长，主要为了从最基础的原理和概念，再到引入理想气体方程，通过IP等级计算水压，最终计算出电控在恶劣工况下的内外压差，从而试着说明为何OEM通常都将整机气密压力设定在40~50Kpa左右。
END
