Na světě neexistuje absolutně bezpečná baterie, existují pouze rizika, která nejsou plně identifikována a zabráněno jim. Plně využijte koncept vývoje bezpečnosti výrobků orientovaný na lidi. Přestože jsou preventivní opatření nedostatečná, bezpečnostní rizika lze kontrolovat.

Vezměte si jako příklad modelovou nehodu, která se stala na dálnici v Seattlu v roce 2013. Mezi každým bateriovým modulem v bateriovém bloku je relativně nezávislý prostor, který je izolován ohnivzdornou konstrukcí. Při proražení automobilu ve spodní části ochranného krytu baterie tvrdým předmětem (síla nárazu dosahuje 25 t a tloušťka rozloženého spodního panelu je asi 6.35 mm a průměr otvoru je 76.2 mm), modul baterie je tepelně mimo kontrolu a požáry. Jeho tříúrovňový systém řízení zároveň dokáže včas aktivovat bezpečnostní mechanismus, aby varoval řidiče, aby co nejdříve opustil vozidlo, a v konečném důsledku ho ochrání před zraněním. Podrobnosti bezpečnostního designu používaného v elektrických vozidlech Tesla nejsou jasné. Zkontrolovali jsme proto související patenty systému úložiště elektrické energie pro elektromobily Tesla v kombinaci se stávajícími technickými informacemi a provedli jsme předběžné pochopení v naději, že ostatní se mýlí. Doufáme, že se z jeho chyb dokážeme poučit a zabráníme jejich opakování. Zároveň můžeme naplno hrát duchu napodobenin a dosáhnout pohlcení a inovace.

Baterie TeslaRoadster

Tento sporťák je prvním sériově vyráběným čistě elektrickým sportovním vozem Tesly v roce 2008 s celosvětově omezenou výrobou 2500 kusů. Baterie nesená tímto modelem je umístěna v zavazadlovém prostoru za sedadlem (jak je znázorněno na obrázku 1). Celá sada baterií váží asi 450 kg, má objem asi 300 l, dostupnou energii 53 kWh a celkové napětí 366 V.

Baterie řady TeslaRoadster se skládá z 11 modulů (jak je znázorněno na obrázku 2). Uvnitř modulu je paralelně zapojeno 69 jednotlivých článků, aby vytvořily kostku (neboli „buňku“), následuje devět kostek zapojených do série, aby vytvořily bateriový blok modulu A s celkem 6831 samostatnými články. Modul je vyměnitelná jednotka. Pokud je jedna z baterií rozbitá, je nutné ji vyměnit.

Modul obsahující baterii lze vyměnit; zároveň může nezávislý modul oddělit jednu baterii podle modulu. V současnosti je jeho jediný článek důležitou volbou pro japonskou výrobu Sanyo 18650.

Slovy akademika Chena Liquana z Čínské akademie věd je debata o volbě kapacity jednotlivých článků systému ukládání energie elektrického vozidla debatou o cestě vývoje elektrických vozidel. V současné době, kvůli omezením technologie správy baterií a dalším faktorům, systémy ukládání energie elektrických vozidel v mé zemi většinou využívají velkokapacitní prizmatické baterie. Podobně jako u Tesly však existuje jen málo systémů pro ukládání energie elektrických vozidel sestavených z malokapacitních samostatných baterií, včetně technologie Hangzhou. Profesor Li Gechen z Harbinské univerzity vědy a technologie navrhl nový termín „vnitřní bezpečnost“, který uznali někteří odborníci v průmyslu baterií. Jsou splněny dvě podmínky: jedna je baterie s nejnižší kapacitou, energetický limit není dostatečný k tomu, aby způsobil vážné následky, pokud shoří nebo exploduje při samostatném použití nebo při skladování; za druhé, v bateriovém modulu, pokud shoří nebo exploduje baterie s nejnižší kapacitou, nezpůsobí spálení nebo explozi jiných řetězců článků. S ohledem na současnou úroveň bezpečnosti lithiových baterií využívá technologie Hangzhou také malokapacitní válcové lithiové baterie a pro sestavování bateriových sad používá modulární paralelní a sériové metody (viz CN101369649). Zařízení pro připojení baterie a montážní schéma jsou znázorněny na obrázku 3.

Na hlavě baterie je také výstupek (oblast P8 na obr. 5, odpovídající výstupku na pravé straně obr. 4). Nainstalujte dva bateriové moduly pro stohování a vybíjení. Baterie má celkem 5,920 XNUMX jednotlivých článků.

8 oblastí (včetně výstupků) v bateriovém bloku je od sebe zcela izolováno. Za prvé, izolační deska zvyšuje celkovou strukturální pevnost baterie, čímž je celá struktura baterie pevnější. Za druhé, když baterie v jedné oblasti začne hořet, může být účinně zablokována, aby se zabránilo vznícení baterií v jiných oblastech. Vnitřek těsnění může být vyplněn materiály s vysokým bodem tání a nízkou tepelnou vodivostí (jako je skleněné vlákno) nebo vodou.

Bateriový modul (jak je znázorněn na obrázku 6) je rozdělen na 7 oblastí (plochy m1-M7 na obrázku 6) vnitřkem separátoru ve tvaru písmene S. Izolační deska ve tvaru S poskytuje chladicí kanály pro bateriové moduly a je připojena k systému tepelného managementu bateriové sady.

Ve srovnání s baterií Roadster, ačkoli má baterie modelu zjevné změny vzhledu, konstrukční řešení nezávislých přepážek, aby se zabránilo šíření tepelného úniku, pokračuje.

Na rozdíl od sady baterií Roadster leží jedna baterie ve voze naplocho a jednotlivé baterie sady baterií modelu Model jsou uspořádány svisle. Vzhledem k tomu, že jediná baterie je během kolize vystavena stlačovací síle, je axiální síla náchylnější k tepelnému namáhání podél vinutí jádra než radiální síla. Vzhledem k tomu, že vnitřní zkrat je mimo kontrolu, teoreticky je baterie sportovního vozu pravděpodobnější v boční srážce než v jiných směrech. Stres a tepelný útěk jsou náchylné k výskytu. Když je bateriová sada modelu zmáčknuta a naražena ve spodní části, je pravděpodobnější, že dojde k tepelnému úniku.

tříúrovňový systém řízení baterie

Na rozdíl od většiny výrobců, kteří sledují pokročilejší technologii baterií, Tesla zvolila vyspělejší lithiovou baterii 18650 namísto větší čtvercové baterie se svým tříúrovňovým systémem správy baterie. Díky hierarchickému návrhu řízení lze spravovat tisíce baterií současně. Rámec systému správy baterie je znázorněn na obrázku 7. Jako příklad si vezměte tříúrovňový systém správy baterie společnosti Tesla:

1) Na úrovni modulu nastavte monitor baterie (BatteryMonitorboard, BMB), abyste sledovali napětí jedné baterie v každé kostce v modulu (jako nejmenší řídicí jednotka), teplotu každé kostky a výstupní napětí celý modul.

2) Nastavte BatterySystemMonitor (BSM) na úrovni baterie, abyste mohli sledovat provozní stav baterie, včetně proudu, napětí, teploty, vlhkosti, polohy, kouře atd.

3) Na úrovni vozidla nastavte VSM pro sledování BSM.

Kromě toho jsou technologie, jako je nadproudová ochrana, přepěťová ochrana a sledování izolačního odporu, začleněny do amerických patentů US20130179012, US20120105015, respektive US20130049971A1.