BMS的外壳选择金属的还是塑料的?

到今年元旦为止,之前的文章主要在BMS涉及到的领域做逐个介绍,有广度而深度不够,因为想要写得有深度,对我挑战还是挺大的,需要积累与实践;今年我希望下半年可以写出来几篇有深度的文章,针对某一点,写得透彻一些。

这次聊一聊BMS的外壳选择,之前有同事和我探讨这个问题;这个问题其实对我来讲有点超纲,所以只能试着来写一下,抛砖引玉吧。原问题是:BMS的外壳是选择金属的还是塑料的?二者哪种更好些。

真实情况是这两种材质目前都是存在的,甚至存在没有壳体的情况;其中采集器外壳塑料的更多些,而控制器外壳金属与塑料差不多一样多;下面大致从几个方面聊一聊优缺点。防水针对防水,首先要回答BMS硬件到底要不要做防水(IP67)?记得之前AVL过来公司培训时,弱弱地问过老外这个问题,他毫不犹豫的说不需要,因为电池包整体已经是IP67的了(前文有关于IP等级的定义,链接在此),内部的零件不需要再次防水。

BMS的采集器一定是布置在PACK内部的,但是控制器是有可能在外部的,针对这种特殊情况,控制器要做成防水的;塑料外壳比较难达到高等级防护,一般只能做到IP30或IP40,不过也有在塑料外壳里面通过灌胶的方式,去做防水。

EMC对于EMC,大家都是感性上认为金属壳体的屏蔽效果比较好,对EMC测试是有积极的改善;事实也是这样,针对RE等比较头痛的问题,最终手段就是去做静电屏蔽;另外也有金属外壳出问题的场景:之前遇到过在做ESD测试时,针对金属壳体表面打静电,由于放电路径产生的磁场耦合到内部,造成采集数据的跳变,而塑料外壳静电枪根本就放不出来电,就无此问题(前文有关于ESD的介绍,链接在此)。当然EMC都是具体问题具体分析,针对BMS而言,此处是金属壳体优势大。

绝缘设计BMS上因为存在B级电压,所以安规方面的考虑是必要的(前文有介绍过安规设计,链接在此),对于塑料材质而言,只需要满足一定的CTI即可;但针对金属壳体,电气间隙与爬电距离就需要仔细考量,通常会在底部加一层绝缘垫片,如下图所示。

还有就是金属壳体需要做等电位设计,即电位均衡(前文有介绍,链接在此);简单来讲,就是裸露的可导电外壳之间的电阻要小于0．1Ω;外漏可导电壳体之间的电位均衡通过接地来实现,主要目的就是为了防止两个外漏可导电壳体之间存在电压差,危害到人身安全。

成本与重量成本我咨询了结构的同事,大概同尺寸的金属壳体比塑料壳体贵1．5倍,塑料原材料以及加工成本、开模模具、良品率、生产效率等方面要强于金属材质。至于重量,金属明显没有优势,会影响重量能量密度,虽然个人认为影响有限。

散热对于散热来讲,金属壳体优势明显,尤其是采集板的均衡电路部分,可以通过散热垫片将热量传递到壳体。

另外,金属壳体不易变形、不易老化、机械性能好,这几个方面可能需要大家进一步咨询身边的结构工程师了;我发现主机厂的结构工程师真的很专业,其人才储备要远远多于做三电的电子工程师。总结:这几天蔚来的ET7发布了,如果各项参数都按目标实现的话,那真的很厉害,不了解他们还招不招做BMS的人了,哈哈;以上所有,仅供参考。