Discutați despre tehnologia de optimizare a sistemului de baterii cu litiu de putere al vehiculului electric pur Tesla

Nu există baterii absolut sigure în lume, ci doar riscuri care nu sunt pe deplin identificate și prevenite. Utilizați pe deplin conceptul de dezvoltare a siguranței produselor orientat către oameni. Deși măsurile preventive sunt insuficiente, riscurile de siguranță pot fi controlate.

Luați ca exemplu accidentul model de pe Seattle Expressway din 2013. Există un spațiu relativ independent între modulele bateriei din pachetul de baterii, care este izolat de structura ignifugă. Când mașina din partea de jos a capacului de protecție a bateriei este perforată de un obiect dur (forța de impact atinge 25 t și grosimea panoului inferior dezasamblat este de aproximativ 6,35 mm, diametrul găurii este de 76,2 mm), ceea ce determină modulul bateriei. a pierde controlul asupra căldurii și focului. În același timp, sistemul său de management pe trei niveluri poate activa mecanismul de siguranță la timp pentru a avertiza șoferul să părăsească vehiculul cât mai curând posibil, astfel încât șoferul să nu fie rănit în cele din urmă. Detaliile despre designul de siguranță pentru vehiculele electrice Tesla nu sunt clare. Prin urmare, am consultat brevetele relevante ale Tesla Electric Vehicle Electric Energy Storage System, combinate cu informațiile tehnice existente și am făcut o înțelegere preliminară. Sper că alții greșesc. Sperăm că putem învăța din greșelile lor și să prevenim dublarea greșelilor. În același timp, putem juca pe deplin spiritul de imitație și putem obține absorbție și inovație.

Pachet de baterii Tesla Roadster

Această mașină sport este prima mașină sport pur electrică de la Tesla în producție de masă în 2008, cu o limită de producție globală de 2500 de mașini. Pachetul de baterii transportat de acest model este situat în portbagaj, în spatele scaunului (după cum se arată în Figura 1). Greutatea întregului pachet de baterii este de aproximativ 450 kg, volumul este de aproximativ 300 L, energia disponibilă este de 53 kWh, iar tensiunea totală este de 366 V.

Pachetul de baterii din seria Tesla Roadster constă din 11 module (așa cum se arată în Figura 2). În interiorul modulului, 69 de celule individuale sunt conectate în paralel pentru a forma o cărămidă (sau „cărămidă celulară”), urmate de nouă cărămizi conectate în serie pentru a forma o baterie pachet cu 6831 celule individuale într-un singur modul. Modulul este o unitate înlocuibilă. Dacă una dintre baterii este spartă, trebuie înlocuită.

Module înlocuibile care conțin baterii; În același timp, modulul independent poate separa singura baterie în funcție de modul. În prezent, celula sa unică este o alegere importantă pentru producția Sanyo 18650 în Japonia.

În cuvintele lui Chen Liquan, academician al Academiei Chineze de Științe, argumentul despre selecția capacității unei singure celule a sistemului de stocare a energiei vehiculelor electrice este argumentul despre calea de dezvoltare a vehiculelor electrice. În prezent, din cauza limitării tehnologiei de gestionare a bateriilor și a altor factori, sistemele de stocare a energiei vehiculelor electrice din China folosesc în mare parte baterii pătrate de mare capacitate. Cu toate acestea, similar cu Tesla, există puține sisteme de stocare a energiei pentru vehicule electrice asamblate cu baterii unice de capacitate mică, inclusiv Tehnologia Hangzhou. Profesorul Li Gechen de la Universitatea de Tehnologie din Harbin a propus un nou termen „siguranță intrinsecă”, care a fost recunoscut de unii experți din industria bateriilor. Sunt îndeplinite două condiții: una este bateria cu cea mai mică capacitate, iar limita de energie nu este suficientă pentru a provoca consecințe grave. Dacă arde sau explodează atunci când este folosit sau depozitat singur; În al doilea rând, în modulul bateriei, dacă o baterie cu cea mai mică capacitate arde sau explodează, nu va provoca arderea sau exploda altor lanțuri de celule. Având în vedere nivelul actual de siguranță al bateriilor cu litiu, Hangzhou Science and Technology utilizează, de asemenea, baterii cu litiu cilindrice de capacitate mică pentru a asambla pachetele de baterii în conexiune modulară în paralel și în serie (vă rugăm să consultați CN101369649). Dispozitivul de conectare a bateriei și diagrama de asamblare sunt prezentate în Figura 3.

Există, de asemenea, o proeminență pe capul pachetului de baterii (zona P8 din Figura 5 corespunde proeminenței din partea dreaptă a Figura 4). Instalați două module de baterie pentru stivuire și descărcare. Există 5920 de baterii unice în pachetul de baterii.

Cele 8 zone din acumulatorul (inclusiv proiecțiile) sunt complet izolate unele de altele. În primul rând, placa de izolare crește rezistența structurală generală a pachetului de baterii, făcând întreaga structură a pachetului de baterii mai solidă. În al doilea rând, atunci când bateria dintr-o zonă ia foc, poate bloca în mod eficient și poate împiedica bateria din alte zone să ia foc. Garnitura poate fi umplută cu materiale cu punct de topire ridicat și conductivitate termică scăzută (cum ar fi fibra de sticlă) sau apă.

Modulul bateriei (așa cum se arată în Figura 6) este împărțit în șapte zone (zone m1-M7 în Figura 6) de placa de izolare în formă de S. Placa de izolare de tip s asigură un canal de răcire pentru modulul de baterie și este conectată la sistemul de management termic al acumulatorului.

În comparație cu pachetul de baterii Roadster, deși aspectul pachetului de baterii model s-a schimbat semnificativ, designul structural al partițiilor independente pentru a preveni răspândirea evadării termice continuă.

Spre deosebire de acumulatorul Roadster, o singură baterie se află plată în mașină, iar bateriile individuale ale acumulatorului Model sunt dispuse vertical. Deoarece baterie unică este supusă forței de extrudare în timpul coliziunii, este mai probabil ca forța axială să genereze stres termic de-a lungul înfășurării miezului decât forța radială. Întrucât scurtcircuitul intern este scăpat de sub control, teoretic, acumulatorul mașinii sport are mai multe șanse să genereze stres termic scăpat de sub control în timpul coliziunii laterale decât în ​​alte direcții, iar acumulatorul model este mai probabil să genereze evaporare termică în timpul coliziunii laterale. coliziune prin extrudare.

Sistem de gestionare a bateriei pe trei niveluri

Spre deosebire de majoritatea producătorilor care urmăresc o tehnologie mai avansată a bateriei, Tesla, cu sistemul său de gestionare a bateriei pe trei niveluri, a ales bateria cu litiu 18650 mai matură în locul bateriei pătrate mai mari. Designul de management ierarhic poate gestiona mii de baterii în același timp. Cadrul sistemului de management al bateriei este prezentat în Figura 7. Luați ca exemplu sistemul de management al bateriei pe trei niveluri Tesla oadster:

1) La nivelul modulului, setați placa de monitorizare a bateriei (BMB) pentru a monitoriza tensiunea bateriei unice din fiecare cărămidă a modulului (ca unitate minimă de management), temperatura fiecărei cărămizi și tensiunea de ieșire a întregului modul .


2) BatterySystemMonitor (BSM) este setat la nivelul acumulatorului pentru a monitoriza starea de funcționare a acumulatorului, inclusiv curent, tensiune, temperatură, umiditate, orientare, fum etc.

3) La nivelul vehiculului, un VSM este setat pentru a monitoriza BSM.