Обсъдете технологията за оптимизиране на захранващата литиева батерийна система на чисто електрическо превозно средство на Tesla

В света няма абсолютно безопасни батерии, а само рискове, които не са напълно идентифицирани и предотвратени. Използвайте изцяло концепцията за развитие на безопасността на продуктите, ориентирана към хората. Въпреки че превантивните мерки са недостатъчни, рисковете за безопасността могат да бъдат контролирани.

Вземете за пример инцидента с модела на автострадата в Сиатъл през 2013 г. Има относително независимо пространство между модулите на батерията в пакета батерии, което е изолирано от огнеупорната конструкция. Когато колата в долната част на защитния капак на акумулатора е пробита от твърд предмет (силата на удара достига 25 t и дебелината на разглобения долен панел е около 6,35 mm, диаметърът на отвора е 76,2 mm), което причинява модула на батерията да загуби контрол над топлината и огъня. В същото време неговата тристепенна система за управление може да активира предпазния механизъм навреме, за да предупреди водача да напусне автомобила възможно най-скоро, така че водачът да не бъде наранен в крайна сметка. Подробностите за дизайна на безопасността на Tesla EVs не са ясни. Затова се консултирахме със съответните патенти на системата за съхранение на електрическа енергия на Tesla Electric Vehicle, комбинирани със съществуващата техническа информация и направихме предварително разбиране. Надявам се, че другите грешат. Надяваме се, че можем да се поучим от техните грешки и да предотвратим дублирането на грешки. В същото време можем да дадем пълен ход на духа на подражателя и да постигнем усвояване и иновация.

Батериен пакет Tesla Roadster

Този спортен автомобил е първият чисто електрически спортен автомобил на Tesla в масово производство през 2008 г., с глобален производствен лимит от 2500 автомобила. Батерийният пакет, носен от този модел, се намира в багажника зад седалката (както е показано на фигура 1). Теглото на цялата батерия е около 450 кг, обемът е около 300 л, наличната енергия е 53 kWh, а общото напрежение е 366 V.

Батерийният пакет от серията Tesla Roadster се състои от 11 модула (както е показано на Фигура 2) Вътрешен модул, 69 отделни клетки са свързани паралелно, за да образуват тухла (или „клетъчна тухла“), последвана от девет тухли, свързани последователно, за да образуват батерия опаковка с 6831 отделни клетки в един модул. Модулът е сменяема единица. Ако една от батериите е счупена, трябва да се смени.

Сменяеми модули, съдържащи батерии; В същото време независимият модул може да отдели единичната батерия според модула. В момента неговата единична клетка е важен избор за производството на Sanyo 18650 в Япония.

По думите на Чен Ликуан, академик на Китайската академия на науките, аргументът за избора на капацитет на единична клетка на системата за съхранение на енергия за електрически превозни средства е аргументът за пътя на развитие на електрическите превозни средства. Понастоящем, поради ограничението на технологията за управление на батерията и други фактори, системите за съхранение на енергия за електрически превозни средства в Китай използват предимно квадратни батерии с голям капацитет. Въпреки това, подобно на Tesla, има няколко системи за съхранение на енергия за електрически превозни средства, сглобени от единични батерии с малък капацитет, включително Hangzhou Technology. Професор Ли Гечен от Технологичния университет в Харбин предложи нов термин „присъща безопасност“, който беше признат от някои експерти в производството на батерии. Спазени са две условия: едното е батерията с най-нисък капацитет и ограничението на енергията не е достатъчно, за да причини сериозни последствия. Ако гори или експлодира, когато се използва или съхранява самостоятелно; Второ, в модула на батерията, ако батерия с най-нисък капацитет изгори или експлодира, това няма да доведе до изгаряне или експлозия на други клетъчни вериги. Като се има предвид текущото ниво на безопасност на литиевите батерии, Hangzhou Science and Technology също използва цилиндрични литиеви батерии с малък капацитет за сглобяване на батерийни пакети в модулна паралелна и последователна връзка (моля, вижте CN101369649). Устройството за свързване на батерията и монтажната схема са показани на фигура 3.

Има и издатина на главата на батерията (зона P8 на Фигура 5 съответства на издатината от дясната страна на Фигура 4). Инсталирайте два батерийни модула за подреждане и разреждане. В комплекта батерии има 5920 единични батерии.

8-те зони в батерията (включително издатините) са напълно изолирани една от друга. На първо място, изолационната плоча увеличава общата структурна здравина на батерията, което прави цялата структура на батерията по-здрава. Второ, когато батерията в една област се запали, тя може ефективно да блокира и предотврати запалването на батерията в други области. Уплътнението може да бъде напълнено с материали с висока точка на топене и ниска топлопроводимост (като стъклени влакна) или вода.

Батерийният модул (както е показано на Фигура 6) е разделен на седем зони (зони m1-M7 на Фигура 6) от s-образната изолационна плоча. Изолационната плоча тип s осигурява охлаждащ канал за модула на батерията и е свързана към системата за термично управление на батерията.

В сравнение с батерията на Roadster, въпреки че външният вид на батерията на модела се е променил значително, структурният дизайн на независими прегради за предотвратяване на разпространението на термично бягане продължава.

За разлика от акумулаторния пакет на Roadster, единична батерия лежи плоска в колата, а единичните батерии на акумулаторния пакет на модела са подредени вертикално. Тъй като единичната батерия е подложена на сила на екструдиране по време на сблъсък, аксиалната сила е по-вероятно да генерира топлинно напрежение по намотката на сърцевината, отколкото радиалната сила. Тъй като вътрешното късо съединение е извън контрол, теоретично е по-вероятно акумулаторният блок на спортната кола да генерира неконтролируем термичен стрес по време на страничен сблъсък, отколкото в други посоки, а акумулаторният пакет на модела е по-вероятно да генерира топлинно бягство по време на дъното екструзионен сблъсък.

Тристепенна система за управление на батерията

За разлика от повечето производители, преследващи по-модерна технология за батерии, Tesla, със своята тристепенна система за управление на батерията, избра по-зрялата литиева батерия 18650 вместо по-голямата квадратна батерия. Йерархичният дизайн на управление може да управлява хиляди батерии едновременно. Рамката на системата за управление на батерията е показана на фигура 7. Вземете за пример тристепенната система за управление на батерията на Tesla oadster:

1) На ниво модул настройте платката за наблюдение на батерията (BMB) да следи напрежението на единичната батерия във всяка тухла на модула (като минимална единица за управление), температурата на всяка тухла и изходното напрежение на целия модул .


2) BatterySystemMonitor (BSM) е настроен на нивото на батерията, за да следи състоянието на работа на батерията, включително ток, напрежение, температура, влажност, ориентация, дим и т.н.

3) На ниво превозно средство, VSM е настроен да наблюдава BSM.