電池包箱體，作為整個(gè)電源系統(tǒng)的承載，我們期望它發(fā)揮什么樣的作用？一般認(rèn)為需要實(shí)現(xiàn)下面幾點(diǎn)功能：

 

防護(hù)等級，我們常說的IP等級，防塵防水性能，目的是為了避免灰塵和水對電池包內(nèi)部的電芯、電氣元件、控制系統(tǒng)電路板等造成絕緣性能的影響，對金屬器件的腐蝕；

 

結(jié)構(gòu)保護(hù)功能，形成一個(gè)封閉可控的空間，使得內(nèi)部的元件避免受到外力的擠壓，保護(hù)電芯不會(huì)受到物理損傷，不發(fā)生變形，在有限沖擊和振動(dòng)環(huán)境中不會(huì)發(fā)生內(nèi)部短路。有人提出一個(gè)名詞“鋰離子電池機(jī)械完整性”指電池在受到機(jī)械過載條件下維持電池正常電化學(xué)功能的性質(zhì)?？梢哉f，鋰離子電池機(jī)械完整性，是電池包箱體結(jié)構(gòu)防護(hù)功能的終極目的了。

 

熱防護(hù)功能，在有限空間內(nèi)，減小甚至隔絕外界環(huán)境溫度對電池箱體內(nèi)部電芯和電氣性能的影響，維持合理的工作溫度，最大化發(fā)揮電池性能，延長電池壽命。

 

 

 

 

1 電池箱體保護(hù)功能缺失或者不完善，有怎樣的影響？

 

防護(hù)等級，達(dá)不到防塵防水要求，則電芯和電氣元件的環(huán)境條件處于不可控狀態(tài)。在一般工作環(huán)境中，過量的塵埃，會(huì)降低電器件絕緣性能。與之關(guān)聯(lián)的，電氣間隙和爬電距離，防護(hù)等級低的系統(tǒng)中，需要預(yù)留更大余量。濕度過高，除了對絕緣性能產(chǎn)生影響以外，還會(huì)引起鋰電池的自放電率上升，導(dǎo)體更容易腐蝕。進(jìn)而系統(tǒng)內(nèi)阻上升，充放電過程中，將有更多的電量轉(zhuǎn)化成歐姆熱消耗掉。

 

電動(dòng)汽車尤其乘用車對于防護(hù)等級的要求，還有一個(gè)更為要緊的考量，就是保證電池包在車輛涉水過程中的安全。乘用車的底盤比較低，而電池包自重很大，大部分都布置在底盤下面。這就使得它幾乎成了電動(dòng)汽車上，除了輪胎以外，距離地面最近的部分。遇到大雨天氣，電池包從泡泡水是很有可能發(fā)生的。一旦電池包內(nèi)部進(jìn)水，后果非常嚴(yán)重。電池短路，產(chǎn)生大量反應(yīng)熱，引發(fā)鋰電池?zé)崾Э兀虝r(shí)間釋放更大能量，發(fā)生著火甚至爆炸也是非常有可能的。

 

 

結(jié)構(gòu)防護(hù)，這個(gè)含義比較寬。首先是固定，電芯串并在一起，通過結(jié)構(gòu)件形成模組；模組串聯(lián)形成一個(gè)完整的高壓電源。這心電芯、電氣元件、電連接器件，物理位置都必須是相對固定的，才能確保各自具備合理空間不至于發(fā)生擠壓、變形。因此，機(jī)構(gòu)保護(hù)需要實(shí)現(xiàn)對內(nèi)部器件的完全可靠的固定功能。其次，是箱體不能有過量的變形。箱體變形必然帶來對內(nèi)部器件空間的擠壓，單體電芯的形變，意味著內(nèi)部正負(fù)極的距離發(fā)生變化，設(shè)置直接貼合到一起，這就是內(nèi)短路，后果必然會(huì)走到熱失控。最后，是箱體不能出現(xiàn)物理損傷。也就是電池包箱體不能因?yàn)橥饬ν馕锏淖饔?，自己破裂了，甚至外物直接穿過箱體進(jìn)入了電池包內(nèi)部，這肯定是結(jié)構(gòu)防護(hù)的失效。曾經(jīng)出現(xiàn)過這樣的案例，一臺(tái)電動(dòng)汽車在路上開著開著，系統(tǒng)就報(bào)警了，強(qiáng)制停在路邊。后來檢查發(fā)現(xiàn)，有一個(gè)頭部不規(guī)則的鐵棒恰好被前面的車輛壓過彈起一定高度，待這兩車經(jīng)過，直接插進(jìn)電池包內(nèi)部，一個(gè)典型的電池包箱體刺穿的故事。

 

 

熱防護(hù)，這里的熱防護(hù)，需要由箱體、熱管理系統(tǒng)甚至需要隔熱層設(shè)計(jì)等協(xié)同完成。電池包箱體，在這里起到的作用就是提供一個(gè)有限空間。鋰電池一般的工作溫度范圍在-20℃-50℃之間，如果在這個(gè)范圍以外的溫度下工作，則會(huì)對電池帶來傷害。溫度過低，充放電能力變差，如果強(qiáng)行充電更是會(huì)影響電池壽命。溫度過高，越過一個(gè)界限（一般認(rèn)為這個(gè)界限是電芯隔膜的溶解溫度），電池將不可挽回的發(fā)生熱失控事故。因此，給鋰電池提供合適的工作溫度，不但是發(fā)揮其最佳性能的需要，更是安全的需要。

 

 

2 電池包箱體通過怎樣的手段，去實(shí)現(xiàn)以上三種功能性要求？

 

防護(hù)等級

 

對動(dòng)力電池包，防護(hù)等級要求 IP67，這是針對標(biāo)準(zhǔn)《GBT 31467.3-2015 電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力蓄電池包和系統(tǒng) 第3部分 安全性要求與測試方法》海水浸泡的要求來的。IP67具體要做到什么程度呢？6表示防塵等級，解釋為“塵密”，金屬線無法進(jìn)入；7是防水等級，解釋為“短時(shí)間浸水”。

 

實(shí)現(xiàn)防護(hù)等級的方法，主要是對電池包箱體和上蓋之間的接縫對接方式的設(shè)計(jì)和處理，并需要注意很多加工制造的細(xì)節(jié)對密封性的影響。

 

1）預(yù)留的防爆通風(fēng)孔，用防水單向閥封堵；

 

2）電池箱體的上蓋，下底都不能出現(xiàn)漏洞、縫隙，比如穿透箱體采用螺栓連接的形式基本就不能用了；

 

3）高低壓連接器安裝方式防護(hù)等級必須大于等于電池包的防護(hù)等級；

 

4）最主要也是最難的部分是設(shè)計(jì)上蓋和下底之間接觸面的密封形式。不同材質(zhì)的箱體，具體密封形式也不完全相同。鈑金箱體，大多采用鈑金凹造型配合密封圈、密封泡棉等密封件的形式，也有的直接采用密封膠處理。鑄造箱體，可以在鑄件上設(shè)計(jì)密封槽，配合密封圈，一致性比較好。需要說明的是，選擇具體密封造型和密封墊材質(zhì)的時(shí)候，除了考慮當(dāng)前密封效果，還需要考慮整個(gè)密封結(jié)構(gòu)的壽命、加工制造的便捷性以及維修拆裝的可能性安裝在手機(jī)上面的模塊，現(xiàn)在是攝像頭或者投影儀，到未來就很有可能是3D掃描儀，拿著手機(jī)對準(zhǔn)整個(gè)房間進(jìn)行快速的掃描，然后生成的即時(shí)圖像，即可以通過手機(jī)的投影模塊投射到屏幕上，也可以插手機(jī)到一個(gè)更大的打印機(jī)上，直接開始打印。

 

不過，模塊化手機(jī)的概念其實(shí)并不新鮮，我們很容易在歷史中發(fā)現(xiàn)它的影子。從PC和大型游戲機(jī)時(shí)代延續(xù)至今，廠商靠賣配件賺錢屢試不爽。蘋果的大量iOS設(shè)備養(yǎng)活了不知多少相關(guān)配件廠商，而鑲嵌在iPhone上的攝像頭，背夾電池等等，如果你愿意的話——又何嘗不能將其視為一種模塊化呢。

 

那么，新型模塊化手機(jī)如果要成為一個(gè)單獨(dú)的品類，跟它的前輩們的區(qū)別，又應(yīng)該體現(xiàn)在哪里呢？

 

更深，更深，更深地集成

 

蘋果i設(shè)備上的接口已經(jīng)使我們看到這種模塊化的設(shè)計(jì)到底能夠激發(fā)多大的潛力。比如說，音響可以自動(dòng)識別iPhone正在播放的歌曲的名稱。手機(jī)上的導(dǎo)航可以直接發(fā)送給汽車。除了自有標(biāo)準(zhǔn)，新的USB-C接口也是可以傳輸包括顯示信號等在內(nèi)的多個(gè)信息的。

 

與插件增強(qiáng)相比，模塊化就需要能用新配件替換原有配件，而不是簡單禁用。電池背夾裝上iPhone后，可以使用自帶電池＋背夾電池，可以只使用自帶或者只使用背夾，但不可以拆卸自帶電池。而模塊化就是應(yīng)該攻克最后這個(gè)堡壘。

 

Moto Mods這種把模塊和背殼結(jié)合在一起的方法可能是比較好的辦法，但還是難以解決替換CPU、內(nèi)存等核心部件的問題。

 

允許拆機(jī)更換——而不是插拔模塊

 

PC時(shí)代DIY的精髓就是在機(jī)身不替換的情況下替換內(nèi)部的零件，盡管肯定有人出于成本考慮——還能用的就不換——但實(shí)際造成了對外觀和總重量基本沒有影響。

 

假設(shè)你對于這款手機(jī)的外觀設(shè)計(jì)很著迷，希望它能夠通過模塊升級永葆青春，似乎也很困難。目前核心運(yùn)算單元包括CPU、內(nèi)存等都是不能模塊化替換的。甚至如果今后5G標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)了，你想讓現(xiàn)在的4G手機(jī)增加5G模塊也很困難?？赡苣隳軌蛟黾拥闹挥写鎯?chǔ)設(shè)備單元，而提升存儲(chǔ)的方式是附著在現(xiàn)有的設(shè)備上——而不是替換。

 

更不用說，增加額外的存儲(chǔ)單元之后，你就占用了那個(gè)唯一的接口，你不能在擁有大容量存儲(chǔ)的基礎(chǔ)上再去添加另外的配件了；除非今后開發(fā)的模塊單元是類似那種“人體蜈蚣”似的結(jié)構(gòu)，可以在自己插入機(jī)身的同時(shí)，在后背又長出一個(gè)接口，方便插入另外的東西。這也不是不行啦，只不過這將會(huì)使你的手機(jī)比以往任何時(shí)候都像一塊板磚。

 

廠商之間統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，向上和向下兼容

 

蘋果的偉大之處在于他用自己一家公司的力量，建立起來了一個(gè)可以和另外一半的安卓市場相匹配的手機(jī)市場，而這些市場用的都是同一款手機(jī)和同樣的標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)在谷歌Tango計(jì)劃最為人詬病的一點(diǎn)是，它依然沒有強(qiáng)制所有廠商都使用統(tǒng)一接口，這將會(huì)大大限制參與這個(gè)計(jì)劃的手機(jī)配件的復(fù)用能力。

 

想當(dāng)年，蘋果把比較寬大的iPhone接口改成第二代正反面都可以插的接口時(shí)，就引發(fā)了廠商的一陣不滿，人們經(jīng)歷了一陣適應(yīng)過程。很快，蘋果就將在其接下來的設(shè)備當(dāng)中全面推廣USB-C借口，這將迎來另外一場血雨腥風(fēng)。

 

從開局來看，Android模塊手機(jī)廠商內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)化做得還是不錯(cuò)的。ARA 手機(jī)所有的模塊和插槽都是前后向兼容的，意味著未來的新款手機(jī)將支持舊模塊，新模塊也支持舊手機(jī)。然而廠商之間的不兼容早已出現(xiàn)。

 

對于硬件廠商來說，這個(gè)計(jì)劃到底是否能夠成功，最主要的還是在于能否建立起來一個(gè)完整的生態(tài)圈。很難想象有第三方廠商會(huì)給一個(gè)只能在某款手機(jī)或平板上使用的設(shè)備，定制一個(gè)相應(yīng)的硬件。今年早些時(shí)候，LG發(fā)布的G5同樣采用了模塊化設(shè)計(jì)概念，其模塊接口設(shè)計(jì)在機(jī)身下方，可以連接外置音箱、拍照手柄、電池組等等。但問題是上市一段時(shí)間之后由于模塊數(shù)量和吸引力非常有限，同時(shí)由于標(biāo)準(zhǔn)限制，并沒有大量的第三方模塊出現(xiàn)。

 

為了吸引更多合作伙伴參與到MOTO Mods計(jì)劃，為MOTO手機(jī)打造更多功能模塊，聯(lián)想專門設(shè)立了100萬美元的專項(xiàng)基金。也許先下手為強(qiáng)的聯(lián)想會(huì)成立一個(gè)事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)，就像在虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域，HTC和三星都憑借各自的設(shè)備，讓一些已經(jīng)等不及的廠商先行適配；但是如果一直這樣下去的話，這個(gè)市場也不可能做大。

 

還有用戶觀念的變化

 

可修可換的多種可能出現(xiàn)以后，必然逼迫廠商和用戶一同思考自己原先并沒仔細(xì)想過的問題——DIY到底是出于什么理由，是個(gè)性需要，還是換機(jī)預(yù)算不夠迫不得已？

 

人們最初對電腦進(jìn)行DIY，多少也是有點(diǎn)迫不得已的緣故。極少數(shù)電腦的機(jī)身非常好看，以至于你很希望把最新的機(jī)器性能都塞到那個(gè)原來的機(jī)箱里面，比如說蘋果的臺(tái)燈iMac。但大部分的機(jī)器都是方方正正的，沒什么新意，如果手里有余錢的話還不如重新買一臺(tái)。所以我們看到（至少在美國）越來越多的垃圾回收點(diǎn)里面出現(xiàn)了開機(jī)沒有問題的電腦，你甚至可以在YouTube上看到一個(gè)頻道，專門有人從垃圾回收站里撿來各種還能夠完整開機(jī)的整機(jī)以及顯示器，鍵盤，外設(shè)等等，并且給人們演示開機(jī)過程。

 

手機(jī)用戶已經(jīng)更早地進(jìn)入了這一“換”而不“修”的時(shí)代。人們對于手機(jī)最早的記憶，就是從不斷的更換開始的。把手機(jī)模塊化，讓它總重量變沉，體積變大，如果不是確實(shí)有特殊需求，那很難說一般用戶不會(huì)視此為“一種歷史的倒退”。只有在像我所說的，需要臨時(shí)進(jìn)行一些高端用途，并且要確保這些配件能夠盡可能在不同品牌，不同代際機(jī)型復(fù)用的情況下，模塊化的推廣才具有一定可能性。

 

模塊化的最大賣點(diǎn)，理應(yīng)是消費(fèi)者買手機(jī)可以不花冤枉錢——自己不需要的功能，比如Hi-Fi、指紋識別或者雙攝像頭，都可以不選配，而是任意選擇配置，今后改注意了也不用把手機(jī)送修，自己在家就可以買零件替換。

 

至少現(xiàn)在已經(jīng)做出的模塊化手機(jī)跟這個(gè)目標(biāo)相差還太遠(yuǎn)了。就像我上面所說的，模塊跟背夾電池等等之間的區(qū)別是如此之大，以至于其架構(gòu)可能都需要推倒重來。