Абсалютна бяспечнай батарэі ў свеце не існуе, ёсць толькі рызыкі, якія не да канца выяўлены і прадухілены. У поўнай меры выкарыстоўвайце канцэпцыю распрацоўкі бяспекі прадукцыі, арыентаваную на людзей. Нягледзячы на ​​тое, што прафілактычныя меры недастатковыя, рызыкі бяспекі можна кантраляваць.

У якасці прыкладу возьмем мадэльную аварыю, якая адбылася на шашы Сіэтла ў 2013 годзе. Паміж кожным модулем батарэі ў акумулятарнай батарэі ёсць адносна незалежнае прастору, якое ізалявана вогнетрывалай канструкцыяй. Калі аўтамабіль у ніжняй частцы ахоўнага вечка акумулятара прабіты цвёрдым прадметам (сіла ўдару дасягае 25 т, таўшчыня разбуранай ніжняй панэлі каля 6.35 мм і дыяметр адтуліны 76.2 мм), модуль батарэі тэрмічны. з-пад кантролю і пажары. У той жа час яго трохузроўневая сістэма кіравання можа своечасова актываваць механізм бяспекі, каб папярэдзіць кіроўцу аб неабходнасці пакінуць транспартны сродак як мага хутчэй, і ў канчатковым рахунку абараніць кіроўцы ад траўмаў. Дэталі канструкцыі бяспекі, якая выкарыстоўваецца ў электрамабілях Tesla, незразумелыя. Такім чынам, мы праверылі адпаведныя патэнты сістэмы назапашвання электраэнергіі для электрычных аўтамабіляў Tesla, аб’яднаныя з існуючай тэхнічнай інфармацыяй, і правялі папярэдняе разуменне, спадзеючыся, што іншыя памыляюцца. Мы спадзяемся, што зможам вучыцца на яго памылках і не дапусціць паўтарэння памылак. У той жа час мы можам даць поўную гульню духу падражальнікаў і дасягнуць паглынання і інавацый.

Акумулятар TeslaRoadster

Гэты спартыўны аўтамабіль з’яўляецца першым серыйным электрычным спартыўным аўтамабілем Tesla ў 2008 годзе з абмежаваным сусветным аб’ёмам вытворчасці ў 2500. Акумулятарная батарэя, якую перавозіць гэтая мадэль, знаходзіцца ў багажным аддзяленні за сядзеннем (як паказана на малюнку 1). Увесь акумулятар важыць каля 450 кг, мае аб’ём каля 300 л, даступная энергія 53 кВт/г і агульнае напружанне 366 В.

Акумулятарная батарэя серыі TeslaRoadster складаецца з 11 модуляў (як паказана на малюнку 2). Унутры модуля 69 асобных ячэек злучаныя паралельна ў цэглу (або «цэглу ячэек»), а затым дзевяць цаглін, злучаных паслядоўна, утвараючы акумулятар модуля А з агульнай колькасцю 6831 асобных элементаў. Модуль з’яўляецца зменным блокам. Калі адна з батарэек зламалася, яе неабходна замяніць.

Модуль, які змяшчае батарэю, можна замяніць; у той жа час, незалежны модуль можа аддзяліць адну батарэю ў адпаведнасці з модулем. У цяперашні час яго адзіная ячэйка з’яўляецца важным выбарам для японскай вытворчасці Sanyo 18650.

Па словах акадэміка Чэнь Ліцюань з Акадэміі навук Кітая, дэбаты аб выбары ёмістасці адной ячэйкі сістэмы назапашвання энергіі электрамабіля – гэта дэбаты аб шляху развіцця электрамабіляў. У цяперашні час з-за абмежаванняў тэхналогіі кіравання батарэямі і іншых фактараў у сістэмах назапашвання энергіі электрамабіляў маёй краіны ў асноўным выкарыстоўваюцца прызматычныя батарэі вялікай ёмістасці. Аднак, як і ў Tesla, існуе некалькі сістэм назапашвання энергіі для электрычных транспартных сродкаў, сабраных з адзіночных акумулятараў малой ёмістасці, у тым ліку Hangzhou Technology. Прафесар Лі Гэчэнь з Харбінскага універсітэта навукі і тэхнікі вылучыў новы тэрмін «уласная бяспека», які прызнаны некаторымі экспертамі ў галіне акумулятарнай прамысловасці. Выкананы дзве ўмовы: адна – батарэя самай нізкай ёмістасці, ліміт энергіі недастатковы для таго, каб выклікаць сур’ёзныя наступствы, калі яна гарыць або выбухае пры выкарыстанні самастойна або пры захоўванні; па-другое, у модулі батарэі, калі батарэя з самай нізкай ёмістасцю гарыць або выбухае, не прывядзе да гарэння або выбуху іншых ланцугоў клетак. Прымаючы пад увагу бягучы ўзровень бяспекі літыевых батарэй, Hangzhou Technology таксама выкарыстоўвае цыліндрычныя літыевыя батарэі малой ёмістасці і выкарыстоўвае модульныя паралельныя і паслядоўныя метады зборкі акумулятараў (калі ласка, звярніцеся да CN101369649). Прылада падлучэння акумулятара і схема зборкі паказаны на малюнку 3.

Таксама ёсць выступ на галоўцы батарэйнага блока (вобласць P8 на мал. 5, адпаведная выступу з правага боку рыс. 4). Усталюйце два акумулятарныя модулі для кладкі і разрадкі. Акумулятар мае ў агульнай складанасці 5,920 асобных элементаў.

8 абласцей (уключаючы выступы) у акумулятары цалкам ізаляваныя адзін ад аднаго. Перш за ўсё, ізаляцыйная пласціна павялічвае агульную трываласць батарэі, што робіць усю структуру акумулятара мацней. Па-другое, калі батарэя ў адной вобласці загараецца, яе можна эфектыўна заблакаваць, каб прадухіліць загаранне батарэяў у іншых раёнах. Ўнутраная частка пракладкі можа быць запоўненая матэрыяламі з высокай тэмпературай плаўлення і нізкай цеплаправоднасцю (напрыклад, шкловалакном) або вадой.

Модуль батарэі (як паказана на малюнку 6) падзелены на 7 абласцей (плошчы m1-M7 на малюнку 6) унутранай часткай s-вобразнага сепаратара. S-вобразная ізаляцыйная пласціна забяспечвае каналы астуджэння для модуляў батарэі і злучана з сістэмай цеплавога кіравання акумулятарнай батарэі.

У параўнанні з акумулятарнай батарэяй Roadster, хоць мадэль акумулятарнай батарэі мае відавочныя змены ў вонкавым выглядзе, структурная канструкцыя незалежных перагародак для прадухілення распаўсюджвання цеплавога ўцёкаў працягваецца.

У адрозненне ад акумулятара Roadster, адзін акумулятар разраджаны ў аўтамабілі, а асобныя батарэі акумулятара мадэлі мадэлі размешчаны вертыкальна. Паколькі адна батарэя падвяргаецца выцісканню падчас сутыкнення, восевая сіла больш схільная цеплавой нагрузцы ўздоўж абмоткі стрыжня, ​​чым радыяльная сіла. Паколькі ўнутранае кароткае замыканне выходзіць з-пад кантролю, тэарэтычна акумулятар спартыўнага аўтамабіля, хутчэй за ўсё, будзе ў бакавым сутыкненні, чым у іншых напрамках. Стрэс і тэрмічны ўцёкі схільныя адбыцца. Калі акумулятар мадэлі сціскаецца і сутыкаецца знізу, больш верагодна, што адбудзецца тэрмічны разгон.

трохузроўневая сістэма кіравання батарэяй

У адрозненне ад большасці вытворцаў, якія прытрымліваюцца больш перадавых тэхналогій батарэі, Tesla абрала больш сталую літыевую батарэю 18650 замест большай квадратнай батарэі з трохузроўневай сістэмай кіравання батарэяй. Дзякуючы іерархічнай канструкцыі кіравання тысячамі батарэй можна кіраваць адначасова. Структура сістэмы кіравання батарэяй паказана на малюнку 7. У якасці прыкладу возьмем трохузроўневую сістэму кіравання батарэяй Tesla oadster:

1) На ўзроўні модуля наладзьце манітор батарэі (BatteryMonitorboard, BMB), каб кантраляваць напружанне адной батарэі ў кожнай цагліне ў модулі (як найменшы блок кіравання), тэмпературу кожнай цэглы і выхадную напругу увесь модуль.

2) Наладзьце BatterySystemMonitor (BSM) на ўзроўні акумулятара, каб кантраляваць працоўны стан акумулятара, уключаючы ток, напружанне, тэмпературу, вільготнасць, становішча, дым і г.д.

3) На ўзроўні транспартнага сродку наладзьце VSM для кантролю BSM.

Акрамя таго, такія тэхналогіі, як абарона ад перагрузкі па току, абарона ад перанапружання і маніторынг супраціву ізаляцыі, увасоблены ў патэнтах ЗША US20130179012, US20120105015 і US20130049971A1 адпаведна.