В света няма абсолютно безопасна батерия, има 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 модел, който се случи на магистралата в Сиатъл през 2013 г. Има относително независимо пространство между всеки батериен модул в батерията, което е изолирано от огнеупорна конструкция. Когато автомобилът в долната част на защитния капак на акумулатора е пробит от твърд предмет (силата на удара достига 25 t и дебелината на разпадения долен панел е около 6.35 mm и диаметърът на отвора е 76.2 mm), модулът на акумулатора е термично извън контрол и пожари. В същото време, неговата система за управление на три нива може да активира механизма за безопасност навреме, за да предупреди водача да напусне автомобила възможно най-скоро и в крайна сметка да предпази водача от нараняване. Подробностите за дизайна за безопасност, използван в електрическите превозни средства на Tesla, са неясни. Затова проверихме свързаните патенти на системата за съхранение на електрическа енергия на Tesla, комбинирани със съществуващата техническа информация, и направихме предварително разбиране, надявайки се, че други грешат. Надяваме се, че можем да се поучим от грешките му и да предотвратим повторението на грешките. В същото време можем да дадем пълна игра на духа на подражателите и да постигнем усвояване и иновации.

Батерия TeslaRoadster

Тази спортна кола е първата масово произведена чисто електрическа спортна кола на Tesla през 2008 г., с ограничено производство в световен мащаб от 2500. Батерията, носена от този модел, се намира в багажното отделение зад седалката (както е показано на Фигура 1). Цялата батерия тежи около 450 кг, има обем от около 300 L, налична енергия от 53 kWh и общо напрежение от 366 V.

Батерийният пакет от серията TeslaRoadster се състои от 11 модула (както е показано на фигура 2). Вътре в модула 69 отделни клетки са свързани паралелно, за да образуват тухла (или „клетъчна тухла“), последвани от девет тухли, свързани последователно, за да образуват модул A батериен пакет с общо 6831 отделни клетки. Модулът е сменяем блок. Ако една от батериите е счупена, тя трябва да се смени.

Модулът, съдържащ батерията, може да бъде сменен; в същото време независимият модул може да отдели единичната батерия според модула. В момента неговата единична клетка е важен избор за японското производство на Sanyo 18650.

По думите на академик Чен Ликуан от Китайската академия на науките, дебатът за избора на капацитета на една клетка на системата за съхранение на енергия на електрически превозни средства е дебат за пътя на развитие на електрическите превозни средства. Понастоящем, поради ограниченията на технологията за управление на батериите и други фактори, системите за съхранение на енергия за електрически превозни средства в моята страна използват предимно призматични батерии с голям капацитет. Въпреки това, подобно на Tesla, има малко системи за съхранение на енергия за електрически превозни средства, сглобени от единични батерии с малък капацитет, включително Hangzhou Technology. Професор Ли Гечен от Университета за наука и технологии в Харбин предложи нов термин „присъща безопасност“, който е признат от някои експерти в индустрията на батериите. Изпълнени са две условия: едното е батерия с най-малък капацитет, енергийната граница не е достатъчна, за да причини сериозни последствия, ако изгори или експлодира, когато се използва самостоятелно или в склад; второ, в модула на батерията, ако батерия с най-нисък капацитет изгори или експлодира, няма да причини изгаряне или експлозия на други вериги от клетки. Като се има предвид текущото ниво на безопасност на литиевите батерии, Hangzhou Technology също използва цилиндрични литиеви батерии с малък капацитет и използва модулни паралелни и последователни методи за сглобяване на батерии (моля, вижте CN101369649). Устройството за свързване на батерията и монтажната схема са показани на фигура 3.

Също така има издатина на главата на батерията (зона P8 на фиг. 5, съответстваща на издатината от дясната страна на фиг. 4). Инсталирайте два акумулаторни модула за операции по подреждане и разреждане. Батерията има общо 5,920 единични клетки.

8-те зони (включително издатините) в батерията са напълно изолирани една от друга. На първо място, изолационната плоча увеличава общата структурна здравина на батерията, правейки цялата структура на батерията по-здрава. Второ, когато батерия в една област се запали, тя може ефективно да бъде блокирана, за да се предотврати запалването на батериите в други области. Вътрешността на уплътнението може да бъде напълнена 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 7 зони (m1-M7 зони на фигура 6) от вътрешната страна на s-образния разделител. S-образната изолационна плоча осигурява охладителни канали за модулите на батериите и е свързана към системата за управление на топлината на батерията.

В сравнение с батерията на Roadster, въпреки че моделният акумулаторен пакет има очевидни промени във външния вид, структурният дизайн на независими прегради за предотвратяване на разпространението на термичния бяг продължава.

За разлика от комплекта батерии на Roadster, единичната батерия лежи в колата, а отделните батерии на батерията модел модел са подредени вертикално. Тъй като единичната батерия е подложена на сила на притискане по време на сблъсък, аксиалната сила е по-податлива на топлинно напрежение по протежение на сърцевината на намотката, отколкото радиалната сила. Тъй като вътрешното късо съединение е извън контрол, теоретично е по-вероятно батерията на спортния автомобил да бъде в страничен сблъсък, отколкото в други посоки. Стрес и термичен бяг са склонни да се появят. Когато комплектът батерии на модела е притиснат и ударен в долната част, е по-вероятно да настъпи термичен разгон.

тристепенна система за управление на батерията

За разлика от повечето производители, преследващи по-напреднала технология за батерии, Tesla избра по-зряла литиева батерия 18650 вместо по-голяма квадратна батерия със своята система за управление на батерията на три нива. С йерархичен дизайн на управление, хиляди батерии могат да се управляват едновременно. Рамката на системата за управление на батерията е показана на Фигура 7. Вземете тристепенната система за управление на батерията на Tesla oadster като пример:

1) На ниво модул настройте монитор на батерията (BatteryMonitorboard, BMB), за да следите напрежението на единичната батерия във всяка тухла в модула (като най-малката единица за управление), температурата на всяка тухла и изходното напрежение на целия модул.

2) Настройте BatterySystemMonitor (BSM) на ниво батерия, за да наблюдавате работния статус на батерията, включително ток, напрежение, температура, влажност, положение, дим и др.

3) На ниво превозно средство настройте VSM за наблюдение на BSM.

В допълнение, технологии като защита от свръхток, защита от пренапрежение и мониторинг на изолационното съпротивление са въплътени в патентите на САЩ US20130179012, US20120105015 и US20130049971A1, съответно.