Razpravljajte o tehnologiji optimizacije napajalnega sistema litijevih baterij za čisto električno vozilo Tesla

Na svetu ni absolutno varnih baterij, so le tveganja, ki niso v celoti prepoznana in preprečena. V celoti izkoristite k ljudem usmerjen koncept razvoja varnosti izdelkov. Čeprav so preventivni ukrepi nezadostni, je varnostna tveganja mogoče nadzorovati.

Vzemimo za primer modelno nesrečo na hitri cesti v Seattlu leta 2013. Med baterijskimi moduli v baterijskem paketu je razmeroma neodvisen prostor, ki je izoliran z ognjevarno strukturo. Ko avtomobil na dnu zaščitnega pokrova akumulatorja preluknja trd predmet (sila udarca doseže 25 t in debelina razstavljene spodnje plošče je približno 6,35 mm, premer luknje je 76,2 mm), kar povzroči baterijski modul izgubiti nadzor nad vročino in ognjem. Hkrati lahko njegov tristopenjski sistem upravljanja pravočasno aktivira varnostni mehanizem, da voznika opozori, naj čim prej zapusti vozilo, da se voznik dokončno ne poškoduje. Podrobnosti varnostne zasnove Teslinih električnih vozil niso jasne. Zato smo preučili ustrezne patente Teslinega sistema za shranjevanje električne energije v električnih vozilih v kombinaciji z obstoječimi tehničnimi informacijami in se predhodno dogovorili. Upam, da se drugi motijo. Upamo, da se bomo lahko naučili iz njihovih napak in preprečili podvajanje napak. Hkrati lahko v celoti damo duhu posnemanja in dosežemo absorpcijo in inovativnost.

Baterijski paket Tesla Roadster

Ta športni avtomobil je Teslin prvi čisto električni športni avtomobil v množični proizvodnji leta 2008, z globalno proizvodno omejitvijo 2500 avtomobilov. Baterija, ki jo nosi ta model, se nahaja v prtljažniku za sedežem (kot je prikazano na sliki 1). Teža celotnega baterijskega paketa je približno 450 kg, prostornina je približno 300 L, razpoložljiva energija je 53 kWh, skupna napetost pa 366 V.

Baterijski sklop serije Tesla Roadster je sestavljen iz 11 modulov (kot je prikazano na sliki 2). V notranjosti modula je 69 posameznih celic vzporedno povezanih v opeko (ali "celično opeko"), ki ji sledi devet zaporedno povezanih opek, ki tvorijo baterijo paket s 6831 posameznimi celicami v enem modulu. Modul je zamenljiva enota. Če je ena od baterij pokvarjena, jo je treba zamenjati.

Zamenljivi moduli, ki vsebujejo baterije; Hkrati lahko neodvisni modul loči posamezno baterijo glede na modul. Trenutno je njegova ena celica pomembna izbira za proizvodnjo Sanyo 18650 na Japonskem.

Po besedah ​​Chen Liquana, akademika Kitajske akademije znanosti, je argument o izbiri zmogljivosti ene celice sistema za shranjevanje energije električnih vozil argument o razvojni poti električnih vozil. Trenutno zaradi omejitev tehnologije upravljanja baterij in drugih dejavnikov sistemi za shranjevanje energije električnih vozil na Kitajskem večinoma uporabljajo kvadratne baterije velike zmogljivosti. Vendar, podobno kot pri Tesli, obstaja le nekaj sistemov za shranjevanje energije v električnih vozilih, sestavljenih iz enojnih baterij majhne kapacitete, vključno s tehnologijo Hangzhou. Profesor Li Gechen s tehnološke univerze v Harbinu je predlagal nov izraz "intrinzična varnost", ki so ga priznali nekateri strokovnjaki v industriji baterij. Izpolnjena sta dva pogoja: prvi je baterija z najnižjo kapaciteto, energijska meja pa ni dovolj za resne posledice. Če gori ali eksplodira, ko se uporablja ali skladišči sam; Drugič, če baterija z najmanjšo zmogljivostjo zagori ali eksplodira v baterijskem modulu, to ne bo povzročilo gorenja ali eksplozije drugih celičnih verig. Glede na trenutno raven varnosti litijevih baterij Hangzhou Science and Technology uporablja tudi valjaste litijeve baterije majhne kapacitete za sestavljanje baterijskih paketov v modularni vzporedni in zaporedni povezavi (prosimo, glejte CN101369649). Naprava za priključitev baterije in montažni diagram sta prikazana na sliki 3.

Na glavi baterije je tudi štrlina (območje P8 na sliki 5 ustreza štrlini na desni strani slike 4). Namestite dva baterijska modula za zlaganje in praznjenje. V baterijskem paketu je 5920 posameznih baterij.

8 področij v paketu baterij (vključno s štrlečimi deli) je med seboj popolnoma izoliranih. Prvič, izolacijska plošča poveča splošno strukturno trdnost baterijskega paketa, zaradi česar je celotna struktura akumulatorskega paketa bolj trdna. Drugič, ko baterija na enem območju zagori, lahko učinkovito blokira in prepreči požar bateriji na drugih področjih. Tesnilo je mogoče napolniti z materiali z visokim tališčem in nizko toplotno prevodnostjo (kot so steklena vlakna) ali vodo.

Baterijski modul (kot je prikazano na sliki 6) je razdeljen na sedem območij (območja m1-M7 na sliki 6) z izolacijsko ploščo v obliki črke S. Izolacijska plošča tipa s zagotavlja hladilni kanal za baterijski modul in je povezana s sistemom za upravljanje toplote baterijskega paketa.

V primerjavi z baterijskim paketom Roadster, čeprav se je videz modelskega baterijskega paketa bistveno spremenil, se strukturna zasnova neodvisnih predelnih sten za preprečevanje širjenja toplotnega uhajanja nadaljuje.

Za razliko od baterijskega paketa Roadster ena baterija leži ravno v avtomobilu, posamezne baterije akumulatorskega paketa Model pa so razporejene navpično. Ker je posamezna baterija med trkom izpostavljena sili iztiskanja, je verjetneje, da bo aksialna sila povzročila toplotno obremenitev vzdolž navitja jedra kot radialna sila. Ker notranji kratek stik ni pod nadzorom, je teoretično večja verjetnost, da bo baterija športnega avtomobila povzročila toplotno obremenitev brez nadzora med bočnim trčenjem kot v drugih smereh, baterija modela pa bo bolj verjetno povzročila toplotni beg med dnom. ekstrudijski trk.

Tristopenjski sistem upravljanja baterije

Za razliko od večine proizvajalcev, ki si prizadevajo za naprednejšo baterijsko tehnologijo, je Tesla s svojim tristopenjskim sistemom upravljanja baterij izbrala bolj zrelo litijevo baterijo 18650 namesto večje kvadratne baterije. Hierarhična zasnova upravljanja lahko upravlja na tisoče baterij hkrati. Ogrodje sistema za upravljanje baterije je prikazano na sliki 7. Za primer vzemimo trinivojski sistem za upravljanje baterije Tesla oadster:

1) Na ravni modula nastavite ploščo Battery Monitor (BMB) za spremljanje napetosti ene same baterije v vsaki kocki modula (kot minimalni upravljalni enoti), temperaturo vsake kocke in izhodno napetost celotnega modula. .


2) BatterySystemMonitor (BSM) je nastavljen na ravni paketa baterij za spremljanje statusa delovanja paketa baterij, vključno s tokom, napetostjo, temperaturo, vlažnostjo, orientacijo, dimom itd.

3) Na ravni vozila je VSM nastavljen za nadzor BSM.