Diskuter optimeringsteknologien for power lithium-batterisystemet i Teslas rene elektriske køretøjer

Der er ingen absolut sikre batterier i verden, kun risici, der ikke er fuldt identificeret og forhindret. Gør fuld brug af det menneskeorienterede produktsikkerhedsudviklingskoncept. Selvom de forebyggende foranstaltninger er utilstrækkelige, kan sikkerhedsrisiciene kontrolleres.

Tag modelulykken på Seattle Expressway i 2013 som et eksempel. Der er et relativt uafhængigt mellemrum mellem batterimodulerne i batteripakken, som er isoleret af den brandsikre struktur. Når bilen i bunden af ​​batteribeskyttelsesdækslet er punkteret af en hård genstand (slagkraften når 25 t og tykkelsen af ​​det adskilte bundpanel er ca. 6,35 mm, er huldiameteren 76,2 mm), hvilket forårsager batterimodulet at miste kontrollen over varme og ild. Samtidig kan dets styringssystem i tre niveauer aktivere sikkerhedsmekanismen i tide for at advare føreren om at forlade køretøjet så hurtigt som muligt, så føreren ikke kommer til endelig skade. Detaljer om sikkerhedsdesignet for Tesla EV'er er ikke klare. Derfor har vi konsulteret de relevante patenter for Tesla Electric Vehicle Electric Energy Storage System, kombineret med den eksisterende tekniske information, og lavet en foreløbig forståelse. Jeg håber, at andre tager fejl. Vi håber, at vi kan lære af deres fejl og forhindre overlapning af fejl. Samtidig kan vi give fuld spil til copycat-ånden og opnå absorption og innovation.

Tesla Roadster batteripakke

Denne sportsvogn er Teslas første rene elektriske sportsvogn i masseproduktion i 2008, med en global produktionsgrænse på 2500 biler. Batteripakken, som denne model bærer, er placeret i bagagerummet bag sædet (som vist i figur 1). Vægten af ​​hele batteripakken er omkring 450 kg, volumen er omkring 300L, den tilgængelige energi er 53kWh, og den samlede spænding er 366V.

Tesla Roadster-seriens batteripakke består af 11 moduler (som vist i figur 2) Indvendigt i modulet er 69 individuelle celler forbundet parallelt for at danne en mursten (eller "celleklods") efterfulgt af ni klodser forbundet i serie for at danne et batteri pakke med 6831 individuelle celler i ét modul. Modulet er en udskiftelig enhed. Hvis et af batterierne er i stykker, skal det udskiftes.

Udskiftelige moduler indeholdende batterier; Samtidig kan det uafhængige modul adskille det enkelte batteri i henhold til modulet. På nuværende tidspunkt er dens enkeltcelle et vigtigt valg for Sanyo 18650-produktion i Japan.

Med ordene fra Chen Liquan, akademiker fra det kinesiske videnskabsakademi, er argumentet om valg af enkeltcellekapacitet af elektriske køretøjers energilagringssystem argumentet om udviklingsvejen for elektriske køretøjer. På nuværende tidspunkt, på grund af begrænsningen af ​​batteristyringsteknologi og andre faktorer, bruger elektriske køretøjers energilagringssystemer i Kina for det meste firkantede batterier med stor kapacitet. Men i lighed med Tesla er der få energilagringssystemer til elektriske køretøjer samlet af enkeltbatterier med lille kapacitet, inklusive Hangzhou-teknologi. Professor Li Gechen fra Harbin University of Technology foreslog et nyt udtryk "egensikkerhed", som blev anerkendt af nogle eksperter i batteriindustrien. To betingelser er opfyldt: Den ene er batteriet med den laveste kapacitet, og energigrænsen er ikke nok til at forårsage alvorlige konsekvenser. Hvis det brænder eller eksploderer, når det bruges eller opbevares alene; For det andet, i batterimodulet, hvis et batteri med den laveste kapacitet brænder eller eksploderer, vil det ikke få andre cellekæder til at brænde eller eksplodere. I betragtning af det nuværende sikkerhedsniveau for lithiumbatterier bruger Hangzhou Science and Technology også cylindriske lithiumbatterier med lille kapacitet til at samle batteripakker i modulær parallel- og serieforbindelse (se venligst CN101369649). Batteriforbindelsesanordningen og samlingsdiagrammet er vist i figur 3.

Der er også et fremspring på hovedet af batteripakken (område P8 i figur 5 svarer til fremspringet på højre side af figur 4). Installer to batterimoduler til stabling og afladning. Der er 5920 enkeltbatterier i batteripakken.

de 8 områder i batteripakken (inklusive fremspringene) er fuldstændig isoleret fra hinanden. Først og fremmest øger isoleringspladen den samlede strukturelle styrke af batteripakken, hvilket gør hele batteripakkens struktur mere solid. For det andet, når batteriet i et område brænder, kan det effektivt blokere og forhindre batteriet i andre områder i at antænde. Pakningen kan fyldes med materialer med højt smeltepunkt og lav varmeledningsevne (såsom glasfiber) eller vand.

Batterimodulet (som vist i figur 6) er opdelt i syv områder (m1-M7 områder i figur 6) af den s-formede isolationsplade. S-type isolationspladen giver en kølekanal til batterimodulet og er forbundet til batteripakkens termiske styringssystem.

Sammenlignet med Roadster-batteripakken, selvom udseendet af modelbatteripakken har ændret sig betydeligt, fortsætter det strukturelle design af uafhængige skillevægge for at forhindre spredning af termisk løbsk.

I modsætning til Roadster-batteripakken ligger et enkelt batteri fladt i bilen, og de enkelte batterier i Model-batteripakken er placeret lodret. Da det enkelte batteri udsættes for ekstruderingskraft under kollision, er det mere sandsynligt, at den aksiale kraft genererer termisk spænding langs kerneviklingen end den radiale kraft. Da den interne kortslutning er ude af kontrol, er det teoretisk mere sandsynligt, at sportsvognsbatteripakken genererer termisk stress ude af kontrol under sidekollision end i andre retninger, og modelbatteripakken er mere tilbøjelig til at generere termisk løbebane under bunden ekstruderingskollision.

Batteristyringssystem med tre niveauer

I modsætning til de fleste producenter, der forfølger mere avanceret batteriteknologi, valgte Tesla med sit batteristyringssystem i tre niveauer det mere modne 18650 lithiumbatteri i stedet for det større firkantede batteri. Det hierarkiske ledelsesdesign kan håndtere tusindvis af batterier på samme tid. Rammen for batteristyringssystemet er vist i figur 7. Tag Tesla oadster tre-niveau batteristyringssystem som et eksempel:

1) Indstil batterimonitorkortet (BMB) på modulniveau til at overvåge spændingen af ​​det enkelte batteri i hver klods af modulet (som minimumsstyringsenhed), temperaturen af ​​hver klods og udgangsspændingen for hele modulet .


2) BatterySystemMonitor (BSM) er indstillet på batteripakkeniveau for at overvåge batteripakkens driftsstatus, inklusive strøm, spænding, temperatur, fugtighed, orientering, røg osv.

3) På køretøjsniveau er en VSM indstillet til at overvåge BSM.