BMS的外殼選擇金屬的還是塑料的?

? 保護板問題 ????|???? ?2021-07-26 08:25
這次聊一聊BMS的外殼選擇,之前有同事和我探討這個問題;這個問題其實對我來講有點超綱,所以只能試著來寫一下,拋磚引玉吧。原問題是:BMS的外殼是選擇金屬的還是塑料的?二者哪種更好些。

真實情況是這兩種材質目前都是存在的,甚至存在沒有殼體的情況;其中采集器外殼塑料的更多些,而控制器外殼金屬與塑料差不多一樣多;下面大致從幾個方面聊一聊優缺點。防水針對防水,首先要回答BMS硬件到底要不要做防水(IP67)?記得之前AVL過來公司培訓時,弱弱地問過老外這個問題,他毫不猶豫的說不需要,因為電池包整體已經是IP67的了(前文有關于IP等級的定義,鏈接在此),內部的零件不需要再次防水。

BMS的采集器一定是布置在PACK內部的,但是控制器是有可能在外部的,針對這種特殊情況,控制器要做成防水的;塑料外殼比較難達到高等級防護,一般只能做到IP30或IP40,不過也有在塑料外殼里面通過灌膠的方式,去做防水。

EMC對于EMC,大家都是感性上認為金屬殼體的屏蔽效果比較好,對EMC測試是有積極的改善;事實也是這樣,針對RE等比較頭痛的問題,最終手段就是去做靜電屏蔽;另外也有金屬外殼出問題的場景:之前遇到過在做ESD測試時,針對金屬殼體表面打靜電,由于放電路徑產生的磁場耦合到內部,造成采集數據的跳變,而塑料外殼靜電槍根本就放不出來電,就無此問題(前文有關于ESD的介紹,鏈接在此)。當然EMC都是具體問題具體分析,針對BMS而言,此處是金屬殼體優勢大。

絕緣設計BMS上因為存在B級電壓,所以安規方面的考慮是必要的(前文有介紹過安規設計,鏈接在此),對于塑料材質而言,只需要滿足一定的CTI即可;但針對金屬殼體,電氣間隙與爬電距離就需要仔細考量,通常會在底部加一層絕緣墊片,如下圖所示。

還有就是金屬殼體需要做等電位設計,即電位均衡(前文有介紹,鏈接在此);簡單來講,就是裸露的可導電外殼之間的電阻要小于0.1Ω;外漏可導電殼體之間的電位均衡通過接地來實現,主要目的就是為了防止兩個外漏可導電殼體之間存在電壓差,危害到人身安全。

成本與重量成本我咨詢了結構的同事,大概同尺寸的金屬殼體比塑料殼體貴1.5倍,塑料原材料以及加工成本、開模模具、良品率、生產效率等方面要強于金屬材質。至于重量,金屬明顯沒有優勢,會影響重量能量密度,雖然個人認為影響有限。

散熱對于散熱來講,金屬殼體優勢明顯,尤其是采集板的均衡電路部分,可以通過散熱墊片將熱量傳遞到殼體。

另外,金屬殼體不易變形、不易老化、機械性能好,這幾個方面可能需要大家進一步咨詢身邊的結構工程師了;我發現主機廠的結構工程師真的很專業,其人才儲備要遠遠多于做三電的電子工程師??偨Y:蔚來的ET7發布了,如果各項參數都按目標實現的話,那真的很厲害,不了解他們還招不招做BMS的人了,哈哈;以上所有,僅供參考。