动力电池外壳模具设计规范_动力电池外壳模具设计规范标准

发布时间：2023-03-21 作者：定制工业设计网 0

大家好！今天让小编来大家介绍下关于动力电池外壳模具设计规范_动力电池外壳模具设计规范标准的问题，以下是小编对此问题的归纳整理，让我们一起来看看吧。

文章目录列表:

1、如何检测汽车零部件？
2、动力电池为啥非要小电芯成组，不直接做大电池续-来自大家的想法
3、动力电池的应用方向有哪些地方？
4、模具设计常用的基本知识有哪些-模具设计知识

一、如何检测汽车零部件？

以动力电池为例介绍一下广东会源汽车动力系统部件的测试，欢迎开发&测试工程师一起交流、指正：

动力电池系统作为硬件本体和控制系统结合极为紧密的系统，其测试大致可以划分为两大部分：电池包本体（Pack）测试、电池管理系统（BMS）测试，下面分别介绍这两部分的测试情况；

1. 电池包本体（Pack）测试

电池包本体测试一般在DV/PV（设计验证/生产验证）阶段进行，目的是为了验证电池包的设计/生产是否符合设计要求。其中包含温度测试、机械测试、外部环境模拟测试、低压电气测试、电磁兼容测试、电气安全测试、电池性能测试、滥用试验测试等等。因为大伙都比较关心电池安全问题，在这里主要介绍一下电池包滥用试验的测试方法：

1) 针刺测试

模拟电池遭到尖锐物体刺穿时的场景，因为异物刺入有可能导致内部短路，试验要求不起火不爆炸

2) 盐水浸泡

5%盐水长时间浸没测试，电池功能正常

目前广东会源汽车电池包防水防尘等级推荐是IP67（即1米深的水浸泡半小时无损坏，上汽、蔚来的电池包都是IP67）。汽车的使用环境恶劣，再怎么做防水防尘保护也不过分（上海有一年暴雨导致车库积水，传统车都淹挂了，而电动车完好无损）。

3) 外部火烧：

590摄氏度火烧持续130秒电池无爆炸、起火、燃烧并且无火苗残留。

4) 跌落：

1m高度自由落体在钢板上电池壳体完整功能正常

5）振动测试

高频振动模拟测试，要求电池包功能正常。做电池包的同事应该知道，这个也很难通过。

2. 电池管理系统（BMS）测试

电池管理系统的测试更多侧重软件测试，一般在软件功能开发过程中进行。

与尚未量产的自动驾驶系统偏向于使用C语言实现软件设计不同，现今成熟的电动汽车控制系统（如整车控制器、电机控制器、电池管理系统）软件都是以模型为基础的软件开发（Model-Based-Design）。MBD开发相比C的优点是能够以图形化的方式表达复杂的逻辑、代码可读性、可移植性、开发调试便利程度都大大增强，同时利用成熟的代码生成工具链，也避免了手工代码容易产生的低级错误。在基于模型的软件开发环节中规定了MIL/SIL/HIL等多项测试：

1) MIL(Model-In-Loops)既模型在环测试，就是验证软件模型是否可以实现软件功能，测试依据是由系统需求分解而来的软件需求。

2) SIL(Software-In-Loops)软件在环测试，对比模型自动生成的C代码和模型本身实现的功能是否一致，使用Simulink自身工具就可以进行Sil测试。

3) PIL(Processer-In-Loops)处理器在环测试，目的是测试自动生成的代码写入控制器后，功能实现上是否与模型有偏差。PIL看似无关紧要，但不做重视也会引起一些不良后果（如调度问题、CPU Load，堆栈溢出等）

4) HIL(Hardware-In-Loops)硬件在环测试，测试控制器完整系统功能，一般会搭建控制器所在系统的测试台架，使用电气元件模拟传感器（如温度）和执行器（如风扇负载）的电气特性，验证完整的系统功能。

这些测试环节的用例来源于系统需求。在汽车软件开发流程中，开发和测试成V字型进行，俗称软件开发V模型，感兴趣的同学可以查看汽车软件开发流程ASPICE。

统开发流程中非常强调测试软件环节的。要知道手机软件出问题最多也就是秒退而已，车辆软件出问题影响的是人命。

当年丰田刹车门事件，美国政府就派了嵌入式软件专家和卡耐基梅隆的计算机教授详细审查了发动机控制系统的软件代码，丰田对全局变量的滥用（上万个）以及软件安全机制的混乱就遭到了巨额处罚。如果丰田重视软件测试工作的话，这件事也许不会发生。

最后再聊下零部件在整车极限环境下的测试情况：整车耐久测试这部分工作一般是整车厂的测试&标定工程师负责。整车耐久试验的花销很大，造工程样车（每辆100万左右）、租用测试场地、工程师团队花销，很考验厂家的资金实力，没有强大的资金池根本无法运行起来。但在极寒、高温、高湿度等各种极限环境下的测试进行的越多，越能充分的验证零部件的功能、性能以及耐久表现，越早发现问题，解决修复所耗费的成本越低。

1. 低温耐久测试，主要测试冷起动性能，一般在黑河/牙克石进行。电池包的低温充放电能力、低温保护策略、电池包加热功能在该项测试中都会进行考核。

2. 高温耐久测试，一般在格尔木进行。主要测试电池包在高温下充放电能力、电池包冷却功能和过热保护策略。下图是蔚来在澳大利亚墨尔本进行高温测试，为了整车开发整车厂都是不惜成本。

3. 高温+高湿环境耐久测试，一般在海南进行，海水环境会加速部件腐蚀，零部件的耐久会经受严格考验。（Ps：传统车还有重要的高原测试，主要测试在低气压下发动机的性能表现。电动车一般不需要进行此项测试。）

电池包做的比较好的都会承诺使用寿命内的电池衰减，比如蔚来ES8就承诺10年30万公里电池容量衰减不超过20%，做电池开发的都知道做到这个水平是非常不容易的。敢公开承诺也说明他们的电池包耐久测试做到了非常优秀的水平。

二、动力电池为啥非要小电芯成组，不直接做大电池续-来自大家的想法

在前几天的一篇文章中，我们简单地探讨了一下“动力电池为啥不直接做个大的，而要用很多小的组起来”的问题，详见以下超链接：

动力电池为啥不直接做个大的，而要用很多小的组起来

在文章中，我们给出了一种解释，那就是电动汽车的驱动电机需要一定的功率（常见的在30-100KW左右）才能驱动电动汽车正常行驶，而功率P=UI（电压*电流），为了避免驱动电流太大，导致车辆的电线又粗又硬，所以动力电池一般提高电压，来降低电流，在电压和电流之间做一个折中的选择。现实中，一般电动汽车的动力电池设计电压为300-400V左右。

GBT31466电动汽车高压系统电压等级规定

以一个功率80KW的车计算，当动力电池电压为100V时，所需要的电流大小约为I=P/U=80*1000/100=800A

铜导线载流量之设计规范

按电工相关设计规范，取铜导线每平方mm的载流量为5A，那么所需的电线导体的截面积为S = I/5 = 800/5 = 160平方毫米，查得某广东会源汽车专用XLPE屏蔽电缆的供应商数据手册，可以看到其能提供的最大的规格为120平方毫米，真是尴尬。其实即便有这样的电线，也会又粗又硬，在电动汽车上根本没法使用。同时，电线所使用的铜也是属于贵金属，成本高昂，另外就是这么大的电流，会导致整个回路中的元器件都得把电压等级提升一个档次，成本再次提升。不仅如此，由于电流太大，根据I*I*R的原理，线路中的损耗也会大幅提升，转变成热量。

而当动力电池的电压串到360V左右后，同一款电动汽车相同输出功率时，所需要的电流约为I=P/U=80*1000/360 = 222A，同样按照5A每平方毫米的载流计算，所需要的电线截面积为222/5 = 45平方毫米。根据该供应商的数据，45平方毫米的电力电缆属于中等水平，既不是太大，也不会太小。

顺便说一句，如上图所示为电动汽车中常见的动力线，一般车企都会使用屏蔽线，即在电线的绝缘和护套中用一层编织网将铜导线包起来，类似于闭路线的结构，电磁辐射既进不去也出不来。而电动汽车的动力电池、驱动电机、电机控制器等一般也是采用金属作为外壳的，可以完全隔绝电磁辐射的泄漏，因此我们现在担心电动汽车的电磁辐射伤害人体一般是多此一举的。

电动汽车用屏蔽电缆

回到正题，无论是从降低成本还是安全等角度考虑，电动汽车的动力电池提高电压是很有必要的，然而动力电池由于材料的限制，导致每一节电池的电压是有限的，即使增大电池的体积到液化煤气罐那么大，每节电池的电压是不变的，只是电池的电量变多了。因此，在实务中，动力电池都是由很多的电芯经过串并联组合而成的，像搭积木一样，由小的单颗电芯，成组成大的动力电池总成。

很多朋友在看过“动力电池为啥不直接做个大的，而要用很多小的组起来”这篇文章以后，也发动起自己的脑筋，提出了一些其他的意见，下面将比较热的几个话题整理给大家，供大家进一步思考和讨论。

1 串联是为了升压，并联是为了充电更快

动力电池实际上有串联也有并联，上面的解释只说明了串联的原因，而没有解释为何要并联。

按理说，用一些大电池直接串联就行，而无需并联，但之所以还需要并联，应该是为了充电更快。

充电更快

2 小电池是为了标准化降低成本，也提升成组灵活性

用小电池是因为小电池已经是产业化了，成本容易压缩，竞争更有优势。同时小电池可以组成各种形状，大了之后会受到很多限制。

成组形状更灵活

3 并联可以解决故障率高问题，屏蔽小的故障电芯就行

如果直接用大单元电池串联，由于电池的一致性和良品率原因会使最后的组故障率很高，上百串的电池中只要有一个电池出现问题就会影响整个电池组故障。而采用并联，则可以在某一并出现故障以后将其屏蔽，保证整体电池组正常使用。

将故障的电芯屏蔽

上面三个话题受到的争议最大，也特别有意思，在后面的文章中，我们将会一个问题一个问题的来分析，看看大家的想法是否一致，谁讲得又更有道理。

@电车换电说，专门分享一些电动汽车，特别是电动汽车电池更换方面的信息和资料，感兴趣的读者可以关注哦！

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

三、动力电池的应用方向有哪些地方？

电动汽车和电动自行车行业：动力电池取代了汽油和柴油，作为电动汽车或电动自行车的行驶动力电源；汽车和摩托车行业：动力电池应用于此主要是为发动机的起动点火和车载电子设备的使用提供电能；工业电力系统：这里的动力电池主要是用于输变电站、为动力机组提供合闸电流，为公共设施提供备用电源以及通讯用电源。动力电池主要是由电池盖、电池的正极（即活性物质为氧化钴锂）、隔膜（一种特殊的复合膜）、动力电池的负极（即活性物质为碳）、另外还包括有机电解液与电池外壳组合而成。动力电池具有高能量（EV)和高功率（HEV）、高能量密度、高倍率部分荷电状态下（HRPSOC)的循环使用（HEV)、工作温度范围宽（-30-65度）、并且动力电池的使用寿命更长，要求5-10年，相对比其它电池也更加安全可靠。

四、模具设计常用的基本知识有哪些-模具设计知识

模具设计常用的基本知识有哪些-模具设计知识

模具知识大家都了解吗?知道模具设计常用的基本知识有哪些吗?下面，我为大家分享模具设计常用的基本知识，快来看看你都知道几个吧!

流道有那些形式?

有圆形流道→半圆形流道→T形流道→正六角形流道。

模具设计人员的常备手册与书籍?

钢材书籍、塑料书籍、模具标准件书籍。

弹簧的作用是什么?

外用出现时产生反弹力

模具为什么要拔模?

防止产品脱模时被拉伤。

螺丝的作用及配合长度的确定?

主要起紧固定作用，配合长度一般取螺丝直径的1.5到2倍。

常用塑胶工程材料及收缩率?

ABS:0.5%(超不碎胶)

pc:0.5%(防弹玻璃胶)

PMMa:0.5%：(有机玻璃)

pe:2%聚乙烯

PS:0.5%(聚苯乙稀)

pp:2%(百折软胶)

PA：2%(尼龙)

PVC：2%(聚氯乙烯)

POM:2%(塞钢)

ABS+PC：0.4%

PC+ABS ：0.5%

工程材料： ABS PC PE POM PMMA PP PPO PS PET

模具分为那几大系统?

浇注→顶出→冷却→成型→排气

在做模具设计过程中应注意哪些问题?

1、壁厚应尽量均匀一致，脱模斜度要足够大。

2、过渡部分应逐步，圆滑过渡、防止有尖角。

3、浇口。流道尽可能宽大，粗短，且应根据收缩冷凝过程设置浇口位置，必要时应加冷料井。

4、模具表面应光洁，粗糙度低(最好低0.8)

5、排气孔，槽必须足够，以及时排出空气和熔体中的气体。

6、除PET外，壁厚不要太薄，一般不得小于1mm.

塑胶件常出现的瘕疵?

缺胶→披风→气泡→缩水→熔接痕→黑点→条纹→翘起→分层→脱皮

常用的塑胶模具钢材?

45# S50c 718 738 718H

738H P20 2316 8407 H13

NAK80 NAK55 S136 S136H SKD61

高镜面抛光用哪种纲材?

常用高硬热处理钢材，例如：SKD61、8407、S136

什么是2D，什么是3D?

D的英文是：Dimension(线度、维)的字头，2D是指二维平面，3D是指广东会空间，在模具部分，2D通常是指平面图即CAD图，3D通常指立体图。

pro/e的默认精度是多少?UG默认精度是多少?

pro/e默认精度为：0.0012MM，UG默认精度为：0.0254MM。

全球模架生产四强企业?

德国：HASCO 日本：FUTABA(双叶)美国：DME 中国：LKM(龙记)

CAD的默认字高是多少?

CAD默认字高为是：2.5MM。

什么是碰穿，什么是插穿?

与PL面平行的公母模贴合面叫碰穿面，与PL面不平行的公母模贴合面叫插面。

条和丝的关系

条和丝都是长度单位，条为台湾用语，1条=0.01MM，丝为香港用语，1丝=0.01MM，所以1条=1丝。

枕位是什么?

外壳类塑件的边缘常开有缺口，用于安装各类配件，此处形成的枕壮分型部分称为枕位。

模架有那些结构?

面板→A板→B板→方铁→导柱→顶针板→顶针固定板→底板

分型面的基本形式有哪些?

平直→倾斜→曲面→垂直→弧面

在UG中如何相互隐藏?

ctrL+B或ctrL+shift+B

模具加工机械设备有哪些?

电脑锣→车床→铣床→磨床→钻床

火山口是什么?

BOOS柱根部减胶部分反映在模具上的类型于火山爆发后的形状叫做模具火山口。

呵指是什么?

呵指的是模仁，香港习惯用语。

什么是老虎口?

老虎口又称为：管位，即用来限位的部分。

什么叫排位?

模具上的产品布局称为排位。

什么叫胶位?

模具上的产品的空穴称为：胶位。

什么叫骨位?

产品上的筋称为：骨位

什么叫柱位?

产品上的BOSS的柱称为：柱位。

什么叫虚位?

模具上的间隙称为：虚位。

什么叫扣位?

产品上连接用的钩称为：扣位。

什么叫火花纹?

电火花加工后留下的纹称为火花纹。

什么PL面?

PL面又称：分型面、啪拉面，是指模具在闭合时前模和后模相接触的部分。

电脑锣是什么?

广东会和加工中心

铜工是什么?

电火花通常采用易于加工的铜料做放电电极，称为铜工，也称电极，铜工一般分为：粗工、粗幼工、幼工、幼工又称广东会。

火花位通常是多少?

放电过程中，铜工和钢料之间的放电间隙称为火花位，粗工火花一般在10到50条，幼工火花位一般在5到15条。

料位是什么?

塑胶产品的避厚，也称肉厚。

原身留是什么?

原身留是相对与割镶件而言，原身留是指一整块钢材为加工胚料，加工的时候一起加工出来。

熔接痕是什么?

两股塑胶相遇所形成的线称为熔接痕。

喷流是什么?

塑胶从进胶口进入型腔后形成弯曲折叠似蛇的流痕称为喷流。

LKM指是什么?

LKM是指龙记模胚，常用的模胚有：LKM、富得巴、明利、环胜、昌辉、德胜。

DME是指什么，HASCO是指什么?

DME和LKM都是标准件的标准，DME是美制的，HASCO是欧制的。

什么叫倒扣。

产品中前后模无法直接脱模的部分成为倒扣。

什么叫防呆。

防呆是一种习惯用语，就是防止出现一种非常简单的错误，防止发呆!例如：一镶件在广东会侧都做有相同大小的挂台，现场装配的时候很可能会把广东会侧装反，但是他在镶件的一侧做挂台，这时，如果广东会侧反着装就装不进去了，想装错都不可能，这种防止出现发呆而产生错误的动作成为发呆。

什么叫啤机?

啤机是地方习惯用语，也就是我们常说的注塑机，成型机。

什么叫止口?

止口就是夹口美术线，又称遮丑线。

什么叫飞模?

飞模就是配模或者标模。

什么叫光刀?

CNC精加工的动作称为光刀，也就是在开粗的基础上加工到位。

什么叫开框?

在模胚上加工放模仁的位置的动作称为开框。

什么叫晒字?

晒字就是放在菲林再那去加字体的加工字体。

什么叫反呵?

将正常情况下的前后模料位倒过来开模的方法称为反呵。

什么叫浮呵?

局部有倒扣的地方采用小镶件弹出的出模方法称为浮呵。

什么叫吃前模?

开模时，产品留在前模称为吃前模。

什么叫顶白?

顶出时所需模力较大，顶针不够力，使产品局部被顶坏，从产品正面看，有明显的白色为顶白，又叫顶高水口。

什么叫烘印。

潜水时入水点在制点外观面上留下的痕迹称为烘印。

什么叫码仔?

码仔属于装夹工具，一种三角形斜面开口位槽的垫块。

什么叫过切?

过切是指过量切削，也就是加工工件时把不需要加工的部分也加工了，过削是不好的。

校杯是什么?

前模弹出开模内行位。

牙嗒是什么?

攻丝.攻螺纹称为牙嗒。

何时需做双色模具?

当一个产品包含两种不同的材质或同一材质不同的颜色时，设计双色模具成型。

工厂的模具设计流程是什么?

客户提供产品图→分析产品→确认塑料品种→确认模具材质→转工程图→乘缩水作镜相→完善组立图→订模胚→订模仁料→拔模→3D 分模→确定流道/浇口方式→参照排位图进行结构设计→拆镶件→更正 3D→工程出图《包括：模仁/镶件/模胚/散件》→做 BOM 表→校对审核

脱模有几种方式?

顺脱和强脱

进胶方式有哪些?

直接进胶→搭接进胶→侧胶→环行进胶→薄片进胶→潜伏式→点进胶→牛角式进胶→扇形进胶。

滑块的斜度一般取多大，斜导柱的斜度一般取多大?

滑块的斜度一般取：20度，斜导柱的斜度一般取18度。

冷料井的作用?

冷料井的作用是：储存先进入模具的那一小部分温度比较低的塑胶料。

定位环的作用?

定位环的作用是：保证模具和注射机之间保持正确的相对位置。

配合的相对位置?

配合主要分为三类：间隙配合、过渡配合、过盈配合。

镶件的作用是什么?

方便加工、防止积碳、利于抛光、节省材料、帮助排气、便于更换、缩小加工机台。

硬度的指标有那几种?

硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力，常用的硬度指标有布氏硬度，洛氏硬度和维氏硬度。

曲面能否拔模?组能否拔模?面组能否替换?

曲面不可以拔模，组面可以拔模，面组可以替换。

第一角法与第三角法的区别?

①、凡将物体置放第一象限内，以{视点}(观察者)→(物体)→(投影面)关系而投影视图的画法，即称为第一角法，亦称第一象限法。

②、凡将物体置放第三象限内，以{视点}(观察者)→(投影面)→(物体)关系而投影视图的画法，即称为第三角法，亦称第三象限法。

注：第一角画法和第三角画法的区别是视图放置的文章。

第一角画法：左视图放右边，右视图放左边，上视图放下面，依此类推…

第三角画法：左视图放左边，右视图放右边，上视图放上面，依此类推…

运水有那几种方式?

运水常用的有：直通式、环绕式、水塔式、螺旋式。

三视图的基本原则是什么?

三视图的基本原则是：长对正、高平齐、宽相等。

注射机分为那几类?

按外形分有;立式的'、卧式的、《这两种最常用的》按注塑量分为：超小型注塑机、小型注塑机、中型注塑机、大型注塑机、广东会型注塑机。也就是注射量从几毫克到几十千克不等，按合模力分为：几吨到几千吨不等。

锁模力和撑模力之间有何关系?

注塑机的锁模力要大于撑模力，否则模具会模内压力撑开。

公母模的定位方式有哪些?

前后模的定位方式有两类：一是：模板定位，二是：模仁定位。

常用塑胶的合适壁厚是多少?

ABS的合适壁厚为：1.8—3mm,PC的合适壁厚为：2—3.5mm,POM的合适壁厚为：1.5—2.5mm，NoryL合适的壁厚为：2—3.5mm

模具的分类?

模具一般可分为塑胶模具及非塑胶模具，非塑胶模具有：铸造模、锻造模、冲压模、压铸模、塑胶模具根据生产工艺和生产产品的不同又分为：注射成型模、吹气模、压缩成型模、转移成型模、挤压成型模、热成型模、旋转成型模，根据浇注系统型制的不同可将模具分为三类：大水口模具、细水口模具、热流道模具。

什么叫浇注系统?

从注射机嘴到型腔为止的塑胶流动通道称为浇注系统，浇注系统包括：主流道、分流道、浇口和冷料井。

什么叫逆向工程?

逆向工程是由高速广东会激光扫描机对已有的样品或模型进行准确、高速的扫描，得到其广东会轮廓数据、配合反求软件进行曲向重构、并对重构的曲面进行在线精度分析、评价构造效果、最终生成IGES或STL数据,据次就能进行快速成型或CNC数控加工。

什么叫溢边值?

溢边值是指塑胶产品是在多大的间隙下会溢出来，(也就是跑毛边)的一个数值，ABS的溢边值为：0.04mm,pc的溢边值为：0.06mm,pA的溢边值为：0.015mm，POM的合适壁厚为：0.04mm,PBT+15%GR的溢边值为：0.03mm,PBT+30%的溢边值为：002mm,PMMA的溢边值为:0.065mm,PVC的溢边值为：0.07mm,AS的溢边值为：0.05mm,ps的溢边值为:0.05mm,pp的溢边值为:0.03mm,PE的溢边值为:0.02mm.

标准的图框是多大?

常用的图框有：A0、A1、A2、A3、A4，A0的图框的尺寸为：1189mx841m,A1的图框的尺寸为：841mx594mm,A2的图框的尺寸为：594mmx420mm,A3的图框的尺寸为：420mmx297mm,A4的图框的尺寸为：297mmx210mm

模具大小的规划?

每个公司的规划模具大小的标准都不一样，但是常见的标准划分如下：15—30系类模胚的模具列为小模，30—50系类模胚的模具列为中模，50以上模胚的模具列为大模。

什么叫弹性变形?什么叫塑性变形?

物体在外力的作用下发生变形，当外力消失后，物体可以恢复到变形前的变形称为弹性变形，当外力消失后，物体无法恢复到变形前的变形称为塑性变形。

模胚常用什么材质?

模胚常用王牌钢(香港叫法)，王牌也就是中炭钢、45钢。

CAD绘图工作模型空间和布局空间中有何区别?

模型空间是针对图形实体的空间，布局空间是针对图纸布局的空间。

运水的作用是什么?

运水的作用就是：控制模仁的温度。