Diskutera optimeringstekniken för kraftlitiumbatterisystemet i Teslas rena elfordon

Det finns inga absolut säkra batterier i världen, bara risker som inte är helt identifierade och förhindrade. Utnyttja det människoorienterade konceptet för produktsäkerhetsutveckling fullt ut. Även om de förebyggande åtgärderna är otillräckliga kan säkerhetsriskerna kontrolleras.

Ta modellolyckan på Seattle Expressway 2013 som ett exempel. Det finns ett relativt oberoende utrymme mellan batterimodulerna i batteripaketet, vilket är isolerat av den brandsäkra strukturen. När bilen i botten av batteriskyddslocket punkteras av ett hårt föremål (slagkraften når 25 t och tjockleken på den demonterade bottenpanelen är ca 6,35 mm, håldiametern är 76,2 mm), vilket orsakar batterimodulen att tappa kontrollen över värme och eld. Samtidigt kan dess ledningssystem i tre nivåer aktivera säkerhetsmekanismen i tid för att varna föraren att lämna fordonet så snart som möjligt, så att föraren inte slutligen skadas. Detaljer om säkerhetsdesignen för Tesla EVs är inte klara. Därför har vi konsulterat de relevanta patenten för Tesla Electric Vehicle Electric Energy Storage System, kombinerat med den befintliga tekniska informationen, och gjort en preliminär förståelse. Jag hoppas att andra har fel. Vi hoppas att vi kan lära av deras misstag och förhindra dubblering av misstag. Samtidigt kan vi ge full spel åt copycat-andan och uppnå absorption och innovation.

Tesla Roadster batteripaket

Denna sportbil är Teslas första renodlade elektriska sportbil i massproduktion 2008, med en global produktionsgräns på 2500 bilar. Batteripaketet som bärs av denna modell är placerat i bagageutrymmet bakom sätet (som visas i figur 1). Vikten på hela batteripaketet är cirka 450 kg, volymen är cirka 300 L, den tillgängliga energin är 53 kWh och den totala spänningen är 366 V.

Tesla Roadster-seriens batteripaket består av 11 moduler (som visas i figur 2) Inuti modulen är 69 individuella celler kopplade parallellt för att bilda en tegelsten (eller "cellsten"), följt av nio tegelstenar kopplade i serie för att bilda ett batteri pack med 6831 individuella celler i en modul. Modulen är en utbytbar enhet. Om ett av batterierna är trasigt måste det bytas ut.

Utbytbara moduler innehållande batterier; Samtidigt kan den oberoende modulen separera det enskilda batteriet enligt modulen. För närvarande är dess encell ett viktigt val för Sanyo 18650-produktion i Japan.

Med Chen Liquans ord, akademiker vid den kinesiska vetenskapsakademin, är argumentet om val av encellskapacitet för ellagringssystem för elfordon argumentet om utvecklingsvägen för elfordon. För närvarande, på grund av begränsningen av batterihanteringsteknik och andra faktorer, använder elfordonsenergilagringssystem i Kina mestadels fyrkantsbatterier med stor kapacitet. Men i likhet med Tesla finns det få energilagringssystem för elfordon som är sammansatta av enstaka batterier med liten kapacitet, inklusive Hangzhou-teknik. Professor Li Gechen vid Harbin University of Technology föreslog en ny term "egensäkerhet", som erkändes av vissa experter inom batteriindustrin. Två villkor är uppfyllda: det ena är batteriet med lägst kapacitet, och energigränsen är inte tillräcklig för att orsaka allvarliga konsekvenser. Om den brinner eller exploderar när den används eller förvaras ensam; För det andra, i batterimodulen, om ett batteri med den lägsta kapaciteten brinner eller exploderar, kommer det inte att orsaka att andra cellkedjor brinner eller exploderar. Med tanke på den nuvarande säkerhetsnivån för litiumbatterier använder Hangzhou Science and Technology också cylindriska litiumbatterier med liten kapacitet för att montera batteripaket i modulär parallell- och seriekoppling (se CN101369649). Batterianslutningsanordningen och monteringsschemat visas i figur 3.

Det finns också ett utsprång på batteripaketets huvud (område P8 i figur 5 motsvarar utsprånget på höger sida av figur 4). Installera två batterimoduler för stapling och urladdning. Det finns 5920 enstaka batterier i batteripaketet.

de 8 områdena i batteripaketet (inklusive projektionerna) är helt isolerade från varandra. Först och främst ökar isoleringsplattan den totala strukturella styrkan hos batteripaketet, vilket gör hela batteripaketets struktur mer solid. För det andra, när batteriet i ett område tar eld, kan det effektivt blockera och förhindra att batteriet i andra områden tar eld. Packningen kan fyllas med material med hög smältpunkt och låg värmeledningsförmåga (som glasfiber) eller vatten.

Batterimodulen (som visas i figur 6) är uppdelad i sju områden (m1-M7-områden i figur 6) av den s-formade isoleringsplattan. Isoleringsplattan av s-typ tillhandahåller en kylkanal för batterimodulen och är ansluten till batteripaketets värmeledningssystem.

Jämfört med Roadster-batteripaketet, även om utseendet på modellbatteripaketet har förändrats avsevärt, fortsätter den strukturella utformningen av oberoende skiljeväggar för att förhindra spridningen av termisk spridning.

Till skillnad från Roadster-batteripaketet ligger ett enda batteri platt i bilen, och de enskilda batterierna i modellbatteripaketet är anordnade vertikalt. Eftersom det enda batteriet utsätts för extruderingskraft under kollision, är det mer sannolikt att den axiella kraften genererar termisk spänning längs kärnlindningen än den radiella kraften. Eftersom den interna kortslutningen är utom kontroll är det teoretiskt sett mer sannolikt att sportbilsbatteripaketet genererar termisk stress utom kontroll under sidokollision än i andra riktningar, och modellbatteripaketet är mer sannolikt att generera termisk flykt under botten extruderingskollision.

Batterihanteringssystem i tre nivåer

Till skillnad från de flesta tillverkare som eftersträvar mer avancerad batteriteknik, valde Tesla, med sitt batterihanteringssystem i tre nivåer, det mer mogna 18650 litiumbatteriet istället för det större fyrkantiga batteriet. Den hierarkiska hanteringsdesignen kan hantera tusentals batterier samtidigt. Ramverket för batterihanteringssystemet visas i figur 7. Ta Tesla oadster batterihanteringssystem med tre nivåer som ett exempel:

1) På modulnivå, ställ in Battery Monitor Board (BMB) för att övervaka spänningen för det enstaka batteriet i varje del av modulen (som minimihanteringsenhet), temperaturen för varje del och utspänningen för hela modulen .


2) BatterySystemMonitor (BSM) är inställd på batteripaketsnivå för att övervaka batteripaketets driftstatus, inklusive ström, spänning, temperatur, luftfuktighet, orientering, rök, etc.

3) På fordonsnivå är en VSM inställd för att övervaka BSM.