Diskuter optimaliseringsteknologien til kraftlitiumbatterisystemet til Teslas rene elektriske kjøretøy

Det finnes ingen absolutt trygge batterier i verden, bare risikoer som ikke er fullstendig identifisert og forhindret. Gjør full bruk av det menneskeorienterte konseptet for produktsikkerhetsutvikling. Selv om de forebyggende tiltakene er utilstrekkelige, kan sikkerhetsrisikoen kontrolleres.

Ta modellulykken på Seattle Expressway i 2013 som et eksempel. Det er et relativt uavhengig mellomrom mellom batterimodulene i batteripakken, som er isolert av den brannsikre strukturen. Når bilen i bunnen av batteribeskyttelsesdekselet er punktert av en hard gjenstand (slagkraften når 25 t og tykkelsen på det demonterte bunnpanelet er ca. 6,35 mm, er hulldiameteren 76,2 mm), noe som forårsaker batterimodulen å miste kontrollen over varme og brann. Samtidig kan styringssystemet med tre nivåer aktivere sikkerhetsmekanismen i tide for å advare sjåføren om å forlate kjøretøyet så snart som mulig, slik at sjåføren ikke blir endelig skadet. Detaljer om sikkerhetsdesignet for Tesla EV-er er ikke klare. Derfor har vi konsultert de relevante patentene til Tesla Electric Vehicle Electric Energy Storage System, kombinert med den eksisterende tekniske informasjonen, og gjort en foreløpig forståelse. Jeg håper andre tar feil. Vi håper at vi kan lære av deres feil og forhindre duplisering av feil. Samtidig kan vi gi full spill til copycat-ånden og oppnå absorpsjon og innovasjon.

Tesla Roadster batteripakke

Denne sportsbilen er Teslas første rene elektriske sportsbil i masseproduksjon i 2008, med en global produksjonsgrense på 2500 biler. Batteripakken som bæres av denne modellen er plassert i bagasjerommet bak setet (som vist i figur 1). Vekten på hele batteripakken er ca. 450 kg, volumet er ca. 300L, den tilgjengelige energien er 53kWh, og den totale spenningen er 366V.

Tesla Roadster-seriens batteripakke består av 11 moduler (som vist i figur 2) Inne i modulen er 69 individuelle celler koblet parallelt for å danne en murstein (eller "cellekloss"), etterfulgt av ni klosser koblet i serie for å danne et batteri pakke med 6831 individuelle celler i én modul. Modulen er en utskiftbar enhet. Hvis ett av batteriene er ødelagt, må det skiftes.

Utskiftbare moduler som inneholder batterier; Samtidig kan den uavhengige modulen skille enkeltbatteriet i henhold til modulen. For tiden er dens enkeltcelle et viktig valg for Sanyo 18650-produksjon i Japan.

Med ordene til Chen Liquan, akademiker ved det kinesiske vitenskapsakademiet, er argumentet om valg av enkeltcellekapasitet for energilagringssystem for elektriske kjøretøy argumentet om utviklingsveien til elektriske kjøretøy. For tiden, på grunn av begrensningen av batteristyringsteknologi og andre faktorer, bruker elektriske kjøretøys energilagringssystemer i Kina for det meste firkantede batterier med stor kapasitet. I likhet med Tesla er det imidlertid få energilagringssystemer for elektriske kjøretøy satt sammen av enkeltbatterier med liten kapasitet, inkludert Hangzhou-teknologi. Professor Li Gechen ved Harbin University of Technology foreslo et nytt begrep "egensikkerhet", som ble anerkjent av noen eksperter i batteriindustrien. To betingelser er oppfylt: det ene er batteriet med lavest kapasitet, og energigrensen er ikke nok til å forårsake alvorlige konsekvenser. Hvis det brenner eller eksploderer når det brukes eller oppbevares alene; For det andre, i batterimodulen, hvis et batteri med den laveste kapasiteten brenner eller eksploderer, vil det ikke føre til at andre cellekjeder brenner eller eksploderer. Med tanke på det nåværende sikkerhetsnivået til litiumbatterier, bruker Hangzhou Science and Technology også sylindriske litiumbatterier med liten kapasitet for å sette sammen batteripakker i modulær parallell- og seriekobling (se CN101369649). Batteritilkoblingsenheten og monteringsskjemaet er vist i figur 3.

Det er også et fremspring på hodet til batteripakken (område P8 i figur 5 tilsvarer fremspringet på høyre side av figur 4). Installer to batterimoduler for stabling og utlading. Det er 5920 enkeltbatterier i batteripakken.

de 8 områdene i batteripakken (inkludert fremspringene) er fullstendig isolert fra hverandre. Først av alt øker isolasjonsplaten den generelle strukturelle styrken til batteripakken, noe som gjør hele batteripakkens struktur mer solid. For det andre, når batteriet i ett område tar fyr, kan det effektivt blokkere og forhindre at batteriet i andre områder tar fyr. Pakningen kan fylles med materialer med høyt smeltepunkt og lav varmeledningsevne (som glassfiber) eller vann.

Batterimodulen (som vist i figur 6) er delt inn i syv områder (m1-M7 områder i figur 6) av den s-formede isolasjonsplaten. S-type isolasjonsplaten gir en kjølekanal for batterimodulen og er koblet til det termiske styringssystemet til batteripakken.

Sammenlignet med Roadster-batteripakken, selv om utseendet til modellbatteripakken har endret seg betydelig, fortsetter den strukturelle utformingen av uavhengige skillevegger for å forhindre spredning av termisk løping.

I motsetning til Roadster-batteripakken, ligger et enkelt batteri flatt i bilen, og enkeltbatteriene til Model-batteripakken er plassert vertikalt. Ettersom enkeltbatteriet utsettes for ekstruderingskraft under kollisjon, er det mer sannsynlig at den aksiale kraften genererer termisk spenning langs kjerneviklingen enn den radielle kraften. Siden den interne kortslutningen er ute av kontroll, er det teoretisk mer sannsynlig at sportsbilbatteripakken genererer termisk stress ute av kontroll under sidekollisjon enn i andre retninger, og modellbatteripakken er mer sannsynlig å generere termisk løping under bunnen. ekstruderingskollisjon.

Batteristyringssystem med tre nivåer

I motsetning til de fleste produsenter som forfølger mer avansert batteriteknologi, valgte Tesla, med sitt tre-nivå batteristyringssystem, det mer modne 18650 litiumbatteriet i stedet for det større firkantede batteriet. Den hierarkiske administrasjonsdesignen kan administrere tusenvis av batterier samtidig. Rammeverket til batteristyringssystemet er vist i figur 7. Ta Tesla oadster tre-nivå batteristyringssystem som et eksempel:

1) På modulnivå, still inn batteriovervåkingskortet (BMB) til å overvåke spenningen til enkeltbatteriet i hver kloss av modulen (som minimumsstyringsenhet), temperaturen til hver kloss og utgangsspenningen til hele modulen .


2) BatterySystemMonitor (BSM) er satt på batteripakkenivå for å overvåke driftsstatusen til batteripakken, inkludert strøm, spenning, temperatur, fuktighet, orientering, røyk osv.

3) På kjøretøynivå er en VSM satt til å overvåke BSM.